FR3011206A1 - Instrument d'aide au pilotage affichant une vitesse de rotation variable d'un rotor principal d'un aeronef - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un instrument d'aide au pilotage (10) affichant la vitesse de rotation d'un rotor principal d'un aéronef à voilure tournante, ledit instrument d'aide au pilotage (10) comportant un moyen d'affichage (1), un premier indicateur (2) d'une consigne de ladite vitesse de rotation du rotor principal, un second indicateur (3) de la première valeur courante de ladite vitesse de rotation du rotor principal et des troisième et quatrième indicateurs (4,5) des valeurs limites de ladite vitesse de rotation. Ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal est variable et ledit premier indicateur (2) est fixe sur ledit moyen d'affichage (1), lesdites second, troisième et quatrième indicateurs (4,5) étant mobiles par rapport audit premier indicateur (2).

Description

Instrument d'aide au pilotage affichant une vitesse de rotation variable d'un rotor principal d'un aéronef. La présente invention se situe dans le domaine des instruments de vol pour aéronef. L'invention concerne plus particulièrement un instrument d'aide au pilotage affichant une vitesse de rotation variable d'un rotor principal d'un aéronef à voilure tournante ainsi qu'un procédé d'aide au pilotage affichant une telle vitesse. Un aéronef à voilure tournante comporte généralement au moins un rotor principal entraîné en rotation par une installation motrice de l'aéronef. Le rotor principal fournit ainsi la sustentation de l'aéronef, voire sa propulsion. De plus, un tel aéronef peut également comporter un rotor arrière anti-couple ou bien une ou deux hélices de propulsion par exemple.

Le pilotage d'un tel aéronef à voilure tournante s'effectue notamment grâce à la surveillance de nombreux instruments qui sont représentatifs du fonctionnement de l'installation motrice et de l'aéronef. En effet, de nombreuses limitations aussi bien mécaniques, physiques qu'aérodynamiques doivent être prises en compte par le pilote au cours d'un vol de l'aéronef. Un instrument indique notamment la vitesse de rotation du rotor principal de l'aéronef en temps réel. Cette vitesse de rotation du rotor principal de l'aéronef est souvent désignée par l'abréviation « NR ».

Le rotor principal fournit notamment la portance nécessaire à la sustentation de l'aéronef. Cette portance du rotor principal est directement liée à la vitesse de rotation de ce rotor principal. Le contrôle de cette vitesse de rotation du rotor principal de l'aéronef est donc fondamental pour assurer cette portance et, par suite, pour assurer le vol de l'aéronef. Dans les aéronefs actuels, la vitesse de rotation du rotor principal est souvent sensiblement constante. Cette vitesse de rotation peut cependant varier sur une plage restreinte autour d'une valeur constante constituant une consigne fixe de la vitesse de rotation du rotor principal. Cette vitesse de rotation peut varier en fonction des conditions de vol telles que l'altitude ou encore de la trajectoire suivie par l'aéronef.

Cette plage restreinte peut par exemple représenter jusqu'à 7% de cette consigne fixe, les vitesses de variation de cette vitesse de rotation du rotor principal, c'est-à-dire l'accélération ou la décélération du rotor principal en rotation, étant de l'ordre de 1% de cette consigne fixe par seconde. On entend par plage un intervalle de valeurs que peut prendre la vitesse de rotation du rotor principal de l'aéronef. Par exemple, pour une vitesse de rotation du rotor principal de l'ordre de 300 tours par minute (300 trs/mn), la vitesse de variation de cette vitesse de rotation est de l'ordre de trois tours 20 par minute par seconde (3 trs/mn/s). Sur ce type d'aéronef, le contrôle de cette vitesse de rotation du rotor principal est alors souvent sonore dans certaines phases de vol. En effet, le pilote connaît par habitude le son émis par le rotor principal tournant selon la consigne fixe. De fait, le pilote est 25 capable de vérifier à l'oreille, en raison de son expérience, que cette vitesse de rotation du rotor principal est bien constante et sensiblement conforme à la consigne fixe. L'instrument indiquant cette vitesse de rotation du rotor principal permet de contrôler la valeur de cette vitesse de rotation du rotor principal de l'aéronef et est essentiellement utilisé par le pilote dans des phases de vol pour lesquelles cette vitesse de rotation du rotor principal varie. Cet instrument est également utile dans des phases de vol particulières telles qu'un vol en autorotation ou bien l'apparition d'une panne moteur lors d'un vol stationnaire. Sur la plupart des aéronefs, cet instrument est de type analogique et gradué en pourcentage de la consigne fixe de la vitesse de rotation du rotor principal, cette consigne fixe correspondant à un repère de graduation « 100% ». Cet instrument comporte également des indications correspondant à des limites fixes de vitesses de rotation à ne pas dépasser. En effet, en cas de dépassement de ces limites fixes, des dégradations au niveau de la chaîne de transmission mécanique de ce rotor principal peuvent apparaître ou bien un risque d'extinction du moteur peut se présenter consécutivement par exemple à une décélération trop brutale. Cet instrument peut également sur certains aéronefs fournir la vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur entraînant le rotor principal. En effet, ces turbomoteurs entraînent par l'intermédiaire de leur turbine libre la boîte de transmission principale de puissance et, par suite, le rotor principal. De fait, il existe un rapport constant de proportionnalité entre la vitesse de rotation de chaque turbine libre et la vitesse de rotation du rotor principal. Sur les aéronefs récents, cet instrument est remplacé par un affichage numérique indiquant en chiffres le pourcentage de la consigne fixe que constitue la valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal. Un instrument analogique peut toutefois être conservé, mais il constitue alors un instrument de secours en cas de défaillance de l'affichage numérique. Cependant, il est possible de faire varier volontairement et de façon continue la vitesse de rotation du rotor principal d'un aéronef à voilure tournante sur une plage élargie pouvant par exemple représentée jusqu'à 15 à 20% d'une vitesse moyenne de rotation de ce rotor principal. La consigne que doit respecter cette vitesse de rotation du rotor principal n'est donc plus fixe, mais variable, et peut évoluer de façon continue au cours du vol de l'aéronef dans cette plage élargie. De telles variations de la vitesse de rotation du rotor principal, qui peuvent se produire avec des vitesses de variation importantes, permettent d'obtenir plusieurs améliorations du fonctionnement de l'aéronef, notamment la réduction du bruit généré par le rotor principal ainsi qu'une augmentation de la manoeuvrabilité de l'aéronef et de ses performances. Dans le cas particulier d'un aéronef hybride volant avec une vitesse d'avancement élevée, il est nécessaire de réduire la vitesse de rotation du rotor principal afin d'éviter que la vitesse par rapport à l'air à l'extrémité de chaque pale de ce rotor principal soit trop importante et plus particulièrement supérieure à la vitesse du son. Par exemple, la vitesse de variation de la vitesse de rotation du rotor principal est de l'ordre de 5% de cette vitesse de rotation du rotor principal par seconde. Par contre, la consigne de la vitesse de rotation du rotor principal étant variable, la vitesse de rotation du rotor principal peut être égale à chaque valeur de la plage élargie en fonction des conditions de vol.

De fait, le pilote de l'aéronef doit s'assurer que cette vitesse de rotation du rotor principal est en permanence sensiblement égale à la consigne variable, ce qui sollicite son attention bien que la situation de vol soit normale.

En outre, l'instrument indiquant actuellement cette vitesse de rotation du rotor principal ne permet pas d'assister efficacement le pilote, la consigne variable n'apparaissant pas sur cet instrument. Bien évidemment, il peut être possible d'ajouter cette consigne variable à cet instrument, mais la consigne pouvant varier en permanence, un tel instrument solliciterait énormément l'attention du pilote de l'aéronef pour identifier la consigne variable de la vitesse courante de rotation du rotor principal. De plus, cette vitesse de rotation du rotor principal variant de façon continue, le son émis par le rotor principal change régulièrement au cours du vol. De fait, même si le pilote continue de surveiller à l'oreille la vitesse de rotation du rotor principal, il n'est plus possible pour le pilote d'effectuer un contrôle auditif précis et efficace de cette vitesse de rotation du rotor principal, c'est-à-dire en fonction de la fréquence du son qu'il émet. Le pilote a alors besoin d'un instrument indiquant précisément cette vitesse de rotation du rotor principal de l'aéronef En conséquence, l'utilisation d'une consigne variable pour la vitesse de rotation du rotor principal d'un aéronef nécessite l'utilisation d'un instrument indiquant au pilote à la fois la consigne variable et la vitesse courante de rotation du rotor principal de façon simple et claire. De plus, l'utilisation et la généralisation dans le futur proche d'une telle consigne variable peut être déroutante pour un pilote d'aéronef à voilure tournante car elle remet en cause certains usages du pilotage d'un tel aéronef par rapport à son utilisation traditionnelle.

La présence d'un tel instrument figure donc parmi les étapes clé dans l'acceptation de cette consigne variable par les pilotes. A contrario, l'utilisation d'instruments inadaptés peut limiter la plage couverte par la vitesse de rotation du rotor principal et/ou son fonctionnement dynamique et, par suite, limiter les améliorations apportées par l'utilisation de cette consigne variable sur le fonctionnement proprement dit de l'aéronef. On connait le document FR2756256 qui décrit un indicateur de marge de puissance pour un aéronef à voilure tournante. Cet indicateur indique la valeur courante du pas collectif des pales du rotor principal de l'aéronef ainsi qu'une marge de puissance disponible représentée selon une marge de pas collectif. Cette marge de puissance est calculée en fonction des limitations techniques des moteurs et de la boîte de transmission principale de puissance de cet aéronef. En outre, le document W097/42466 décrit un affichage variable d'un paramètre dont l'arrière plan varie en fonction du mode opératoire et/ou des circonstances. Les repères de graduation sont fixes, mais l'affichage de ces graduations ainsi que la couleur des repères peuvent varier notamment en fonction de ces circonstances. Le paramètre affiché est par exemple la vitesse de rotation du rotor principal d'un aéronef à voilure tournante Enfin, le document EP2402716 décrit un système capable d'attirer l'attention d'un pilote d'un aéronef sur un indicateur en particulier. Dans ce but, le système peut zoomer sur une zone spécifique de cet indicateur, par exemple quand cet indicateur se rapproche d'une valeur de consigne ou d'une valeur limite. La présente invention a alors pour objet de proposer un instrument et un procédé d'aide au pilotage permettant de répondre 30 au besoin des pilotes d'aéronefs à voilures tournantes pour la gestion d'une consigne variable de la vitesse de rotation du rotor principal. Un objet de la présente invention concerne un instrument d'aide au pilotage permettant de déterminer des informations de pilotage et assurant la restitution visuelle de ces informations de pilotage aux pilotes d'aéronefs à voilure tournante. Un objet de la présente invention concerne plus particulièrement la fonction d'affichage des informations concernant la vitesse de rotation du rotor principal d'un aéronef à voilure tournante.

Selon l'invention, un instrument d'aide au pilotage est destiné à un aéronef à voilure tournante. Un tel aéronef est généralement muni d'au moins un rotor principal, d'au moins un moteur tel qu'un turbomoteur et d'au moins un moyen de détermination de paramètres atmosphériques et de paramètres de vol de l'aéronef dont une première valeur courante d'une vitesse de rotation du rotor principal. L'instrument d'aide au pilotage affiche des premières informations relatives à cette vitesse de rotation du rotor principal et comporte : - un moyen d'affichage, - au moins un moyen de calcul permettant de déterminer une consigne de la vitesse de rotation du rotor principal ainsi qu'au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de la vitesse de rotation du rotor principal, - un premier indicateur de la consigne de cette vitesse de rotation du rotor principal, - un second indicateur de la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal et - un troisième indicateur et un quatrième indicateur correspondant respectivement à au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de cette vitesse de rotation du rotor principal.

On entend par « valeur courante » d'un paramètre la valeur en temps réel de ce paramètre. L'aéronef comporte au moins un moyen de détermination de paramètres atmosphériques et de paramètres de vol de l'aéronef qui sont utiles notamment au fonctionnement et au pilotage de cet aéronef. Ces paramètres atmosphériques sont par exemple la pression atmosphérique et la température extérieure à l'aéronef, les paramètres de vol pouvant être la vitesse d'avancement de l'aéronef, son altitude, la vitesse de rotation du rotor principal ou encore des paramètres de fonctionnement de chaque moteur.

Cet instrument d'aide au pilotage selon l'invention peut prendre place sur le tableau de bord de l'aéronef afin d'indiquer au pilote ces premières informations relatives à la vitesse de rotation du rotor principal. Cet instrument d'aide au pilotage est remarquable en ce que l'un des premier indicateur et second indicateur est fixe sur le moyen d'affichage alors que l'autre est mobile, le troisième et le quatrième indicateurs étant mobiles. Le premier indicateur est de préférence fixe sur le moyen d'affichage quelle que soit la valeur de cette consigne. La valeur de cette consigne peut être une constante ou bien être variable. En effet, la consigne de cette vitesse de rotation du rotor principal, qui est traditionnellement fixe, peut être variable afin d'améliorer notamment les performances de l'aéronef et de réduire ces nuisances sonores. Cette consigne de la vitesse de rotation du rotor principal peut varier notamment en fonction des paramètres atmosphériques et des paramètres de vol de l'aéronef, par exemple selon la vitesse d'avancement de l'aéronef et/ou sa phase de vol. Le second indicateur est alors mobile et se déplace en 5 fonction de la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal sur le moyen d'affichage par rapport au premier indicateur. Ainsi, cet instrument d'aide au pilotage permet d'indiquer clairement et en permanence l'écart entre la consigne et la 10 première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal, cet écart étant matérialisé par l'espace entre le premier indicateur et le second indicateur. De fait, lorsque la première valeur courante est égale à la consigne, le premier et le second indicateurs sont confondus. 15 De préférence, le premier indicateur est centré sur le moyen d'affichage, ce moyen d'affichage étant par exemple de forme circulaire. Le premier indicateur et le second indicateur peuvent prendre la forme d'une aiguille passant par le centre de la forme circulaire de ce moyen d'affichage. Le second indicateur a alors un 20 mouvement de rotation autour de ce centre Ce moyen d'affichage peut également être de la forme d'une colonne déroulante ou bien d'un ruban mobile, le premier indicateur pouvant être situé au milieu de la colonne déroulante ou bien du ruban mobile et le second indicateur se déplaçant de façon 25 rectiligne. De plus, cette vitesse de rotation du rotor principal comporte au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure représentées respectivement par le troisième et le quatrième indicateurs.

Les limites inférieure et supérieure peuvent être fixes alors que la valeur de la consigne est une valeur variable. Dans ce cas, le troisième indicateur et le quatrième indicateur se déplacent sur le moyen d'affichage par rapport au premier indicateur dès que la consigne varie. Cependant, chaque limite inférieure et supérieure peut également être variable, que la valeur de la consigne soit une valeur constante ou bien une valeur variable. Le troisième indicateur et le quatrième indicateur peuvent alors se déplacer sur le moyen d'affichage par rapport au premier indicateur lorsque les valeurs de chaque limite inférieure et/ou supérieure varient ainsi que lorsque la valeur de la consigne varie. Ces limites inférieure et supérieure sont par exemple variables suite à la panne d'un moteur dans le cas d'un aéronef bimoteur, la limite inférieure pouvant notamment être augmentée pour se rapprocher d'une vitesse de rotation optimale du rotor principal. De même, la limite supérieure permet d'éviter entre autres que la vitesse par rapport à l'air à l'extrémité de chaque pale de ce rotor principal soit trop importante et plus particulièrement supérieure à la vitesse du son. Or, la vitesse du son peut varier de façon assez importante en fonction des conditions atmosphériques et notamment de la température. De fait, cette limite supérieure peut varier en fonction des conditions atmosphériques, par exemple lorsque la température extérieure à l'aéronef varie. Les troisième et quatrième indicateurs peuvent prendre la forme de repères sur le moyen d'affichage. Par exemple, lorsque le moyen d'affichage est de forme circulaire, les troisième et quatrième indicateurs prennent la forme de repères en arcs de cercle. De même, lorsque le moyen d'affichage a la forme d'une colonne déroulante ou bien d'un ruban mobile, les troisième et quatrième indicateurs prennent la forme de repères linéaires. De plus, chaque limite inférieure ou supérieure peut comporter plusieurs zones, par exemple au moins une première 5 zone à éviter et au moins une seconde zone interdite. Avantageusement, cet instrument d'aide au pilotage selon l'invention permet de limiter les informations fournies au pilote de l'aéronef. En effet, bien que la consigne soit variable, elle apparaît fixe par l'intermédiaire du premier indicateur sur le moyen 10 d'affichage de cet instrument d'aide au pilotage. Par suite, le pilote n'est pas perturbé par cette consigne variable et peut se concentrer sur l'écart entre la première valeur courante et la consigne. En outre, ces limites inférieure et supérieure s'affichent sur 15 le moyen d'affichage par l'intermédiaire des troisième et quatrième indicateurs en fonction de la valeur de la consigne. Par suite, le pilote de l'aéronef visualise en permanence sur cet instrument d'aide au pilotage ces limites inférieure et supérieure par rapport à la consigne et par rapport à la première valeur courante de cette 20 vitesse de rotation du rotor principal. Cet instrument d'aide au pilotage permet ainsi de restituer efficacement l'approche d'une de ces limites par la consigne et/ou la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal. Par contre, le moyen d'affichage de l'instrument d'aide au 25 pilotage selon l'invention ne comporte pas de graduation, contrairement aux instruments utilisés traditionnellement dans les aéronefs. De fait, le pilote ne connait pas précisément la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal par l'intermédiaire du second indicateur, mais uniquement sa position par rapport à la consigne et par rapport aux limites inférieure et supérieure. Cependant, l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention peut comporter une indication numérique afin d'afficher précisément cette première valeur de la vitesse de rotation du rotor principal. L'instrument d'aide au pilotage selon l'invention affiche par exemple cette première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal selon un pourcentage d'une valeur moyenne de cette vitesse de rotation sur la plage élargie de variation de cette vitesse de rotation. Cependant, le rotor principal d'un aéronef peut comporter un point de fonctionnement particulier, auquel correspond une valeur particulière de la vitesse de rotation du rotor principal. Par contre, cette valeur particulière de la vitesse de rotation du rotor principal ne se trouve pas systématiquement au centre de la plage élargie de variation de cette vitesse de rotation. L'instrument d'aide au pilotage selon l'invention affiche alors de préférence la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal selon un pourcentage de cette valeur particulière de la vitesse de rotation du rotor principal. De plus, chaque limite inférieure ou supérieure peut comporter plusieurs zones, par exemple deux premières zones à éviter et deux secondes zones interdites. Dans la zone interdite correspondant à la limite supérieure, la vitesse de rotation peut être trop importante, risquant de provoquer des dégradations des turbomoteurs et/ou de la boîte de transmission principale de puissance. Par contre, dans la zone interdite correspondant à la limite inférieure, la vitesse de rotation peut être insuffisante pour assurer par exemple la sécurité de l'aéronef. Les zones à éviter sont par exemple des marges de sécurité vis-à-vis des zones interdites. Cependant et comme précisé auparavant, l'utilisation d'une telle consigne variable pour la vitesse de rotation du rotor principal peut être déroutante pour un pilote d'aéronef à voilure tournante car elle remet en cause certains usages de pilotage par rapport à l'utilisation traditionnelle d'un tel aéronef. De plus, le contrôle de cette vitesse de rotation du rotor principal est souvent réalisé à l'oreille, le pilote connaissant par habitude le son émis par le rotor principal tournant selon une consigne fixe. Ce contrôle sonore de la vitesse de rotation du rotor principal n'étant plus efficace, ni fiable puisque cette vitesse de rotation peut être variable, le pilote doit alors utiliser régulièrement un instrument indiquant notamment cette vitesse de rotation du rotor principal et sa consigne. Avantageusement, l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention permet un affichage clair de la consigne variable et de la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal. En effet, le premier indicateur représentant la consigne variable de façon fixe, l'attention du pilote n'est pas monopolisée par cette consigne variable et le pilote peut concentrer une partie de son attention principalement sur l'écart entre la consigne de la vitesse de rotation du rotor principal et la première valeur courante de cette vitesse de rotation.

De fait, cet instrument d'aide au pilotage permet de limiter la densité d'informations fournies au pilote, cette densité d'informations étant déjà conséquente à bord des aéronefs à voilures tournantes de dernière génération. De plus, lorsque la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal est égale à la consigne, le premier et le second indicateurs sont confondus, cet instrument d'aide au pilotage reproduisant ainsi un schéma connu des pilotes d'aéronefs. En outre, afin de faciliter la prise de conscience par le pilote de cet écart entre la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal et la consigne, l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention comporte une zone transitoire formée par un remplissage avec une couleur spécifique de l'espace séparant le premier indicateur et le second indicateur, la zone transitoire représentant cet écart. L'instrument d'aide au pilotage selon l'invention utilise un moyen de calcul qu'il comporte afin de déterminer l'amplitude de cet écart et d'afficher la zone transitoire correspondante avec la couleur spécifique. Cette zone transitoire permet, en matérialisant l'écart entre la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal et la consigne, d'attirer l'attention du pilote. En effet, le pilote n'a ainsi pas besoin de regarder en permanence l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention. Le pilote doit surtout utiliser cet instrument d'aide au pilotage quand un écart existe entre la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal et la consigne, c'est-à-dire quand la zone transitoire est visible. Ceci permet notamment de limiter la densité d'information fournie au pilote des aéronefs. Avantageusement, cette zone transitoire peut être de différentes couleurs en fonction de l'amplitude de cet écart entre la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal et sa consigne, mais également d'une durée transitoire utilisée pour faire tendre la première valeur courante vers la consigne. La durée transitoire est par exemple la durée pendant laquelle l'amplitude de cet écart est supérieure à un seuil d'écart, la durée transitoire étant déterminée par le moyen de calcul et le seuil d'écart étant prédéterminé.

Par exemple, la zone transitoire est de couleur verte lorsque l'amplitude de l'écart entre la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal et la consigne est inférieure à 1% de la valeur de la consigne. Cette zone transitoire est de couleur orange lorsque l'amplitude de cet écart est comprise entre 1 et 3% de la valeur de la consigne et de couleur rouge lorsque l'amplitude de cet écart est supérieure à 3% de la valeur de la consigne. En outre, l'amplitude de cet écart et la durée transitoire n'ont 10 pas les mêmes effets sur la couleur de la zone transitoire selon que la consigne est en train de varier ou non. Par exemple, lorsque la consigne varie, cet écart peut être important et doit être rapidement réduit pour que la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principale se rapproche 15 de sa consigne. Dans ce cas, la zone transitoire est par exemple de couleur orange pour montrer à l'utilisateur qu'il doit agir sur la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principale. Si cet écart ne diminue pas pendant la durée transitoire alors 20 que la consigne ne varie plus, la zone transitoire peut devenir de couleur rouge pour attirer l'attention de l'utilisateur sur cet écart. Cette durée transitoire est par exemple de l'ordre de quelques secondes. Par contre, si cet écart diminue rapidement, la première 25 valeur courante devenant très proche de la consigne, cette zone transitoire peut devenir de couleur verte indiquant à l'utilisateur qu'il manoeuvre correctement et à la bonne vitesse afin d'atteindre rapidement la consigne.

Le moyen de calcul de l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention permet de déterminer la couleur de la zone transitoire selon un ou plusieurs algorithmes prédéfinis. Ces algorithmes utilisent par exemple l'amplitude de l'écart entre la première valeur courante et la consigne ainsi que la durée transitoire et le seuil d'écart. De même, les troisième et quatrième indicateurs peuvent être de couleurs différentes afin d'alerter le pilote lorsque la première valeur courante de cette vitesse de rotation du rotor principal se rapproche d'une de ses limites inférieure ou supérieure. La présente invention a aussi pour objet un aéronef à voilure tournante comportant au moins un rotor principal, au moins un turbomoteur, une boîte de transmission principale de puissance, au moins un moyen de détermination de paramètres atmosphériques et de paramètres de vol de l'aéronef et un tableau de bord muni de divers instruments dont au moins un instrument d'aide au pilotage précédemment décrit. Chaque turbomoteur comporte une turbine libre entraînant en rotation le rotor principal par l'intermédiaire de la boîte de transmission principale de puissance.

De plus, l'instrument d'aide au pilotage de cet aéronef peut également comporter au moins un cinquième indicateur d'une seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur. En effet, chaque turbine libre entraîne le rotor principal par l'intermédiaire de la boîte de transmission principale de puissance. De fait, il existe un rapport sensiblement constant de proportionnalité entre les vitesses de rotation de la turbine libre et du rotor principal. Par suite, il est possible d'indiquer sur l'instrument d'aide au pilotage de l'aéronef une seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur par l'intermédiaire du cinquième indicateur. Ce cinquième indicateur est situé en parallèle du second indicateur. Le premier indicateur correspond alors d'une part à une consigne de la vitesse de rotation du rotor principal et d'autre part à une consigne de la vitesse de rotation de la turbine libre. De plus, des sixième et septième indicateurs supplémentaires peuvent être ajoutés à l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention afin de représenter les limites inférieure et supérieure de cette vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur. Lorsque cet aéronef comporte un seul turbomoteur, l'instrument d'aide au pilotage comporte un cinquième indicateur d'une seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre de ce turbomoteur. Par contre, lorsque cet aéronef comporte deux turbomoteurs, l'instrument d'aide au pilotage comporte deux cinquièmes indicateurs, chaque cinquième indicateur représentant la seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur correspondant. Par ailleurs, il est envisageable d'inverser la logique 20 d'affichage de l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention, notamment en fonction des demandes du pilote. Le second indicateur est alors fixe sur le moyen d'affichage, le premier indicateur étant mobile par rapport au second indicateur. Les troisième et quatrième indicateurs sont mobiles sur le moyen 25 d'affichage. Ainsi, la valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal est représentée de façon fixe. Dans ce cas, la consigne est alors représentée de façon mobile sur l'instrument d'aide au pilotage, de même que les limites inférieure et supérieure de la vitesse de rotation du rotor principal. La présente invention a aussi pour objet un procédé d'aide au pilotage d'un aéronef à voilure tournante. Un tel procédé d'aide au pilotage affiche des premières informations relatives à la vitesse de rotation d'un rotor principal d'un aéronef à voilure tournante. Au cours de ce procédé d'aide au pilotage, - on détermine des paramètres atmosphériques et des paramètres de vol de l'aéronef, dont la première valeur courante d'une vitesse de rotation de son rotor principal, - on calcule une consigne de la vitesse de rotation du rotor principal ainsi qu'au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de la vitesse de rotation du rotor principal, - on affiche la consigne de la vitesse de rotation du rotor principal sur un moyen d'affichage, - on affiche la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal sur le moyen d'affichage, et - on affiche au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de cette vitesse de rotation du rotor principal de façon mobile sur le moyen d'affichage. De préférence, on représente la consigne de la vitesse de rotation du rotor principal de façon fixe sur le moyen d'affichage et la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal de façon mobile. Cependant, on peut également représenter la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal de façon fixe sur le moyen d'affichage et la consigne de la vitesse de rotation du rotor principal de façon mobile. De plus, au cours de ce procédé d'aide au pilotage, on peut déterminer un écart entre la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal et sa consigne et on affiche cet écart sur le moyen d'affichage sous la forme d'une zone transitoire. On peut également déterminer une durée transitoire pendant laquelle cet écart est supérieur à un seuil de l'écart entre la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal et sa consigne, puis on affiche cet écart avec une couleur spécifique en fonction de l'amplitude de cet écart et/ou de la durée transitoire. En outre, un aéronef comporte généralement au moins un rotor principal, au moins un turbomoteur et une boîte de transmission principale de puissance, chaque turbomoteur comportant une turbine libre entraînant en rotation le rotor principal par l'intermédiaire de la boîte de transmission principale de puissance. On peut également afficher sur le moyen d'affichage une seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur, la consigne de cette vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur étant alors confondue avec la consigne de la vitesse de rotation du rotor principal sur le moyen d'affichage.

L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisations donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, un aéronef à voilure tournante comportant au moins un instrument d'aide au pilotage selon l'invention, - la figure 2, un instrument de vol traditionnellement utilisé dans un aéronef, et - les figures 3 et 4, un mode de réalisation de l'instrument d'aide au pilotage selon l'invention. Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. Selon la figure 1, un aéronef 15 à voilure tournante comporte un rotor principal 16, un rotor arrière 14, un turbomoteur 17 et une boîte de transmission principale de puissance 19. Le turbomoteur 17 comporte une turbine libre 18 entraînant en rotation le rotor principal 16 ainsi que le rotor arrière 14 par l'intermédiaire de la boîte de transmission principale de puissance 19. De plus, l'aéronef 15 comporte un moyen de détermination 13 de paramètres atmosphériques et de paramètres de vol de l'aéronef 15 utiles au fonctionnement et au pilotage de cet aéronef 15. L'aéronef 15 comporte également un tableau de bord 11 muni de divers instruments dont un instrument d'aide au pilotage 10 affichant des premières informations relatives à la vitesse de rotation du rotor principal 16 et des secondes informations relatives à la vitesse de rotation de la turbine libre 18 du turbomoteur 17. Cet instrument d'aide au pilotage 10 comporte également un moyen de calcul 12 et est représenté sur les figures 3 et 4. La figure 2 représente un instrument de vol 20 utilisé traditionnellement dans un aéronef à voilure tournante pour informer le pilote en affichant la vitesse de rotation d'un rotor principal et la vitesse de rotation de la turbine libre de deux turbomoteurs. Cet instrument de vol 20 comporte un moyen d'affichage 20 circulaire muni de repères de graduation 22 et des zones colorées 24,25 en arcs de cercle ainsi qu'une aiguille 23 indiquant une première valeur courante de la vitesse de rotation d'un rotor principal et deux marqueurs 27,27' indiquant une seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre de chaque turbomoteur. Les repères de graduation 22 correspondent à des pourcentages des vitesses de rotation, le repère « 100% » correspondant d'une part à une consigne fixe de vitesse de rotation du rotor principal et d'autre part à une consigne de vitesse de rotation de la turbine libre des deux turbomoteurs. Les zones colorées 24,25 correspondent respectivement à des plages d'utilisation du rotor principal et de la turbine libre de deux turbomoteurs. Les zones centrales 24a,25a correspondent à des plages de fonctionnement normal et peuvent être par exemple de couleur verte. Les zones 24b,25b correspondent à des plages de fonctionnement limite, qui sont possibles mais à éviter, et peuvent être de couleur orange.

Ainsi, l'aiguille 23 et les deux marqueurs 27,27' indiquent en permanence et en temps réel respectivement le pourcentage des valeurs courantes des vitesses de rotation d'un rotor principal et de la turbine libre de chaque turbomoteur par rapport aux consignes correspondantes.

De plus, un indicateur numérique 28 affiche également la valeur de ce pourcentage de la vitesse de rotation du rotor principal par rapport à la consigne correspondante. Cet instrument de vol 20 est parfaitement adapté lorsque ces consignes de vitesses de rotation sont constantes, ce qui est le cas sur la majorité des aéronefs utilisés aujourd'hui.

Cependant, il est intéressant que la consigne de la vitesse de rotation d'un rotor principal d'un aéronef soit variable dans une plage élargie par exemple de 15 à 20% afin d'une part d'améliorer la manoeuvrabilité et les performances de l'aéronef, et d'autre part de réduire ses nuisances sonores. Dans ce cas, l'instrument de vol 20 n'est pas adapté, ne pouvant pas informer le pilote de ces consignes variables. Il est éventuellement possible d'ajouter un ou plusieurs indicateurs supplémentaires correspondant à chaque consigne, mais cet instrument de vol 20 devient alors complexe à utiliser par un pilote qui doit suivre simultanément la variation des consignes et celle des vitesses de rotation en complément de la multitude d'informations qu'il doit contrôler par ailleurs lors d'un vol. L'instrument d'aide au pilotage 10 représenté sur les figures 3 et 4 permet d'afficher de façon claire une telle consigne variable de la vitesse de rotation du rotor principal 16 d'un aéronef 15 ainsi que la vitesse de rotation du rotor principal 16, la vitesse de rotation de la turbine libre 18 du turbomoteur 17 et les limites inférieures et supérieures de ces vitesses de rotation.

L'instrument d'aide au pilotage 10 comporte un moyen d'affichage 1 semi-circulaire et plusieurs indicateurs 2,3,4,5,7,34,35. Le centre 9 du cercle formant le contour de ce moyen d'affichage 1 semi-circulaire est représenté sur les figures 3 et 4.

Le premier indicateur 2 est fixe sur le moyen d'affichage 1 et correspond à la consigne variable de la vitesse de rotation du rotor principal 16. Ce premier indicateur 2 est une aiguille positionnée verticalement au milieu du moyen d'affichage 1 et passant par le centre 9.

Le second indicateur 3 correspond à la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16. Cette valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16 peut varier en fonction du temps en permanence. De fait, ce second indicateur 3 est mobile sur le moyen d'affichage 1. Ce second indicateur 3 est une aiguille positionnée sur le centre 9 du moyen d'affichage 1 semi-circulaire et pouvant tourner autour de ce centre 9. Les troisième et quatrième indicateurs 4,5 correspondent aux limites inférieures et supérieures de la vitesse de rotation du rotor principal 16. Ces limites inférieures et supérieures peuvent être fixes ou variables. Par suite, ces troisième et quatrième indicateurs 4,5 sont mobiles sur le moyen d'affichage 1. Ces troisième et quatrième indicateurs 4,5 sont des repères en forme d'arcs de cercle positionnés en périphérie du moyen d'affichage 1. Ces arcs de cercle sont centrés sur le centre 9 et peuvent tourner autour de ce centre 9. De plus, les troisième et quatrième indicateurs 4,5 comportent plusieurs zones, deux premières zones à éviter 4a,5a et deux secondes zones interdites 4b,5b. Dans la seconde zone interdite 5b correspondant à la limite supérieure, la vitesse de rotation du rotor principal 16 peut être trop importante, risquant de provoquer des dégradations du turbomoteur 17 et/ou de la boîte de transmission principale de puissance 19. Par contre, dans la zone interdite 4b correspondant à la limite inférieure, cette vitesse de rotation peut être insuffisante pour assurer par exemple la sécurité de l'aéronef 15. Les zones à éviter 4a,5a sont par exemple des marges de sécurité vis-à-vis des zones interdites 4b,5b. Un cinquième indicateur 7 correspond à la seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre 18 et est mobile sur le moyen d'affichage 1. Ce cinquième indicateur 7 est un marqueur positionné en périphérie du moyen d'affichage 1, à l'extérieur des troisième et quatrième indicateurs 4,5 et peut tourner autour du centre 9. Les sixième et septième indicateurs 34,35 correspondent aux 5 limites inférieure et supérieure de la vitesse de rotation de la turbine libre 18, qui peuvent être fixes ou variables. Par suite, ces sixième et septième indicateurs 34,35 sont mobiles sur le moyen d'affichage 1. Ces sixième et septième indicateurs 34,35 sont, comme les troisième et quatrième indicateurs 4,5, des repères en 10 forme d'arcs de cercle positionnés en périphérie du moyen d'affichage 1, centrés sur le centre 9 et pouvant tourner autour de ce centre 9. L'instrument d'aide au pilotage 10 comporte également une zone transitoire 6 positionnée entre le premier indicateur 2 et le 15 second indicateur 3. Cette zone transitoire 6 correspond à l'écart entre la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16 et sa consigne. Le moyen de calcul 12 permet notamment de déterminer l'amplitude de cet écart et d'afficher la zone transitoire 6 correspondante avec une couleur spécifique. 20 L'instrument d'aide au pilotage 10 comporte enfin une indication numérique 8 affichant la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16, cette première valeur courante étant un pourcentage d'une valeur particulière de cette vitesse de rotation du rotor principal 16. Cette valeur particulière 25 de la vitesse de rotation du rotor principal 16 correspond en fait à un point de fonctionnement particulier du rotor principal 16 de l'aéronef 15. Sur la figure 3 représentant un premier exemple d'affichage, le premier indicateur 2 est proche de la zone à éviter 5a de la 30 limite supérieure de la vitesse de rotation du rotor principal 16.

D'ailleurs, l'indication numérique 8 affiche une valeur de rotation correspondant à 108% de la valeur particulière de la vitesse de rotation du rotor principal 16. Le second indicateur 3 est situé à gauche du premier indicateur 2, signifiant que la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16 de l'aéronef 15 est inférieure à sa consigne. De plus, la zone transitoire 6 est relativement importante, le second indicateur 3 étant assez éloigné du premier indicateur 2. Cette zone transitoire 6 peut dans ce premier exemple être de couleur rouge afin d'indiquer au pilote d'agir afin que cette première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16 de l'aéronef 15 soit augmentée rapidement pour se rapprocher de la consigne. L'instrument d'aide au pilotage 10 indique également que la seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre 18 est inférieure à sa consigne, le cinquième indicateur 7 étant à gauche du premier indicateur 2. Opérationnellement, ce premier exemple peut correspondre à une entrée en phase de vol stationnaire de l'aéronef 15. Sur la figure 4 représentant un second exemple d'affichage, le premier indicateur 2 est proche de la zone à éviter 4a de la limite inférieure de la vitesse de rotation du rotor principal 16. D'ailleurs, l'indication numérique 8 affiche une valeur de rotation correspondant à 92% de la valeur particulière de la vitesse de rotation du rotor principal 16. Le second indicateur 3 est situé à droite du premier indicateur 2, signifiant que la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16 de l'aéronef 15 est supérieure à sa consigne. De plus, la zone transitoire 6 est relativement faible, le second indicateur 3 étant proche du premier indicateur 2. Cette 30 zone transitoire peut dans ce second exemple être de couleur verte afin d'indiquer au pilote que la situation ne présente aucun risque. Il peut cependant agir afin de réduire la première valeur courante de la vitesse de rotation du rotor principal 16 pour se rapprocher au plus proche de la consigne. L'instrument d'aide au pilotage 10 indique également que la seconde valeur courante de la vitesse de rotation de la turbine libre 18 est très légèrement supérieure à sa consigne, le cinquième indicateur 7 étant à droite du premier indicateur 2. Opérationnellement, ce second exemple peut correspondre à 10 une phase de vol en descente de l'aéronef 15. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous 15 les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Instrument d'aide au pilotage (10) destiné à un aéronef (15) à voilure tournante muni d'au moins un rotor principal (16), d'au moins un moteur (17) et d'au moins un moyen de détermination (13) de paramètres atmosphériques et de paramètres de vol de l'aéronef (15) dont une première valeur courante d'une vitesse de rotation dudit rotor principal (16), ledit instrument d'aide au pilotage (10) affichant des premières informations relatives à ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) et comportant : - un moyen d'affichage (1), - au moins un moyen de calcul (12) permettant de déterminer une consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) ainsi qu'au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16), - un premier indicateur (2) de ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16), - un second indicateur (3) de ladite première valeur courante de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) et - un troisième indicateur (4) et un quatrième indicateur (5) correspondant respectivement à au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16), caractérisé en ce que l'un desdits premier indicateur (2) et second indicateur (3) est fixe sur ledit moyen d'affichage (1) alors que l'autre est mobile, lesdits troisième et quatrième indicateurs (4,5) étant mobiles.
2. 2. Instrument d'aide au pilotage (10) selon la revendication caractérisé en ce que ledit premier indicateur (2) est fixe sur ledit moyen d'affichage (1) alors que ledit second indicateur (3) est mobile par rapport audit premier indicateur (2).
3. 3. Instrument d'aide au pilotage (10) selon la revendication caractérisé en ce ledit second indicateur (3) est fixe sur ledit moyen d'affichage (1) alors que ledit premier indicateur (2) est mobile par rapport audit second indicateur (3).
4. 4. Instrument d'aide au pilotage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit instrument d'aide au pilotage (10) comporte une zone transitoire (6) positionnée entre ledit premier indicateur (2) et ledit second indicateur (3), ledit moyen de calcul (12) déterminant un écart entre ladite première valeur courante et ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16), ladite zone transitoire (6) représentant ledit écart.
5. 5. Instrument d'aide au pilotage (10) selon la revendication 20 4, caractérisé en ce que ladite zone transitoire (6) a une couleur spécifique en fonction de l'amplitude dudit écart et/ou d'une durée transitoire pendant laquelle ledit écart est supérieur à un seuil dudit écart, ladite durée transitoire étant déterminée par ledit 25 moyen de calcul (12).
6. 6. Instrument d'aide au pilotage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce que, ledit aéronef (15) comportant au moins un turbomoteur (17) et une boîte de transmission principale de puissance (19), chaque turbomoteur (17) comportant une turbine libre (18) entraînant en rotation ledit rotor principal (16) par l'intermédiaire de ladite boîte de transmission principale de puissance (19), lesdits paramètres de vol comportant une seconde valeur courante de la vitesse de rotation de ladite turbine libre (18) de chaque turbomoteur (17), ledit instrument d'aide au pilotage (10) affiche des secondes informations relatives à ladite vitesse de rotation de ladite turbine libre (18) de chaque turbomoteur (17) et comporte au moins un cinquième indicateur (7) de ladite seconde valeur courante de ladite vitesse de rotation de ladite turbine libre (18) de chaque turbomoteur (17).
7. 7. Instrument d'aide au pilotage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) est variable.
8. 8. Instrument d'aide au pilotage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit premier indicateur (2) est positionné au centre dudit moyen d'affichage (1).
9. 9. Aéronef (15) à voilure tournante comportant un rotor principal (16), au moins un turbomoteur (17), une boîte de transmission principale de puissance (19) et au moins un instrument d'aide au pilotage (10), chaque turbomoteur (17) comportant une turbine libre (18) entraînant en rotation ledit rotor principal (16) par l'intermédiaire de ladite boîte de transmission principale de puissance (19),caractérisé en ce que ledit instrument d'aide au pilotage (10) est selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. 10. Procédé d'aide au pilotage affichant des premières informations relatives à la vitesse de rotation d'un rotor principal (16) d'un aéronef (15) à voilure tournante muni d'au moins un rotor principal (16) et d'au moins un moteur (17), au cours duquel, - on détermine des paramètres atmosphériques et des paramètres de vol d'un aéronef (15) dont une première valeur courante de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16), - on calcule une consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) ainsi qu'au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16), - on affiche ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) sur un moyen d'affichage (1), - on affiche ladite première valeur courante de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) sur ledit moyen d'affichage (1), et - on affiche au moins une limite inférieure et au moins une limite supérieure de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) de façon mobile sur ledit moyen d'affichage (1).
11. 11. Procédé d'aide au pilotage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on représente ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) de façon fixe sur ledit moyen d'affichage (1) et ladite première valeur courante de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) de façon mobile.
12. 12. Procédé d'aide au pilotage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on représente ladite première valeur courante de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) de façon fixe sur ledit moyen d'affichage (1)et ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) de façon mobile.
13. 13.Procédé d'aide au pilotage selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'on détermine un écart entre ladite première valeur courante et ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) et on affiche ledit écart sur ledit moyen d'affichage (1).
14. 14. Procédé d'aide au pilotage selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on détermine une durée transitoire pendant laquelle ledit écart est supérieur à un seuil dudit écart entre ladite première valeur courante et ladite consigne de ladite vitesse de rotation dudit rotor principal (16) et on affiche ledit écart avec une couleur en fonction de l'amplitude dudit écart et/ou de ladite durée transitoire.
15. 15.Procédé d'aide au pilotage selon la revendication l'une 20 quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que, ledit aéronef (15) comportant au moins un rotor principal (16), au moins un turbomoteur (17) et une boîte de transmission principale de puissance (19), chaque turbomoteur (17) comportant une turbine libre (18) entraînant en rotation ledit 25 rotor principal (16) par l'intermédiaire de ladite boîte de transmission principale de puissance (19), on affiche au moins une seconde valeur courante de ladite vitesse de rotation de ladite turbine libre (18) de chaque turbomoteur (17).