FR3013881A1 - Systeme et procede de gestion d'une mission d'un aeronef. - Google Patents

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Abstract

- Système et procédé de gestion d'une mission d'un aéronef. - Le système de gestion d'une mission (1) comporte un système de gestion de vol (2) présentant une architecture à deux modules (10, 20) distincts et il comprend une unité de gestion de vol (3) pour définir et gérer un plan de vol et une trajectoire de vol associée pour une phase de vol d'une mission, une unité de navigation aéroportuaire (4) pour définir et gérer un plan de roulage au sol sur un aéroport et une trajectoire de roulage associée pour une phase au sol de la mission, et une unité de gestion d'un plan de mission (5) pour gérer une continuité entre les phases au sol et de vol de la mission et des calculs de prédictions.

Description

La présente invention concerne un système et un procédé destinés à la gestion d'une mission d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport. Dans le cadre de la présente invention, une mission d'un aéronef concerne un déplacement au sol et/ou en vol de l'aéronef entre deux positions particulières, en respectant un certain nombre de conditions particulières (procédures, voies aériennes, contraintes de temps, contraintes de vitesse, niveau de croisière, indice de coût, ... ). Il peut notamment s'agir, pour un avion commercial, d'un déplacement complet d'une porte d'embarquement d'un aéroport de départ (ou d'origine) à une porte de débarquement d'un aéroport d'arrivée (ou de destination). Ce système qui est destiné, notamment, à la gestion à la fois de la navigation en vol et de la navigation aéroportuaire comporte une unité de navigation aéroportuaire, et un système de gestion de vol comprenant une unité de gestion de vol. L'unité de gestion de vol est configurée pour définir et gérer, à partir de données entrées, un plan de vol et une trajectoire de vol associée pour une phase de vol de la mission de l'aéronef. En outre, l'unité de navigation aéroportuaire est configurée pour définir et gérer un plan de roulage au sol sur un aéroport et une trajectoire de roulage associée pour une phase au sol de la mission, à partir également de données entrées.
Par le document US-20100145605, on connaît un dispositif d'aide à la navigation aéroportuaire d'un aéronef qui a pour objet de réaliser une continuité sol-vol lors d'un déplacement de l'aéronef. Ce document définit le principe d'une prédiction du temps de vol d'une porte d'embarquement à une porte de débarquement.
Toutefois, l'implémentation de ce principe nécessite une architecture performante. La présente invention a pour objet de proposer une architecture destinée à la gestion du déplacement au sol et en vol d'un aéronef et au calcul des prédictions de la mission, qui est performante en garantissant des temps de réponse courts.
La présente invention concerne un système de gestion d'une mission d'un aéronef, comportant : - un système de gestion de vol comprenant une unité de gestion de vol, l'unité de gestion de vol étant configurée pour définir et gérer un plan de vol et une trajectoire de vol associée pour une phase de vol de la mission ; et - une unité de navigation aéroportuaire pour définir et gérer un plan de roulage au sol sur un aéroport et une trajectoire de roulage associée pour au moins une phase au sol de la mission. Selon l'invention, ledit système de gestion d'une mission d'un aéronef est remarquable en ce qu'il comporte, de plus, une unité de gestion d'un plan de mission, l'unité de gestion du plan de mission étant reliée à l'unité de gestion du plan de vol et à l'unité de navigation aéroportuaire et étant configurée pour gérer une continuité entre les phases au sol et de vol de la mission et des calculs de prédictions de la mission, en ce que ledit système de gestion de vol présente une architecture comprenant un module coeur pour mettre en oeuvre des fonctionnalités génériques relatives à la gestion du vol de l'aéronef et un module supplémentaire pour mettre en oeuvre des fonctions supplémentaires spécifiques, lesdits modules coeur et supplémentaire étant liés ensemble par une interface d'échange de données, et en ce que ladite unité de gestion de vol est logée dans ledit module coeur et ladite unité de gestion du plan de mission est logée dans ledit module supplémentaire. Ainsi, grâce d'une part à l'installation de l'unité de gestion de plan de mission pour gérer la continuité entre les phases au sol et de vol, qui sont mises en oeuvre respectivement par l'unité de navigation aéroportuaire et l'unité de gestion de vol, et d'autre part à la réalisation d'une architecture à double module (coeur et supplémentaire) précisé ci-dessous, on obtient une architecture efficace garantissant des temps de réponse performants pour gérer une mission d'un aéronef (à savoir un déplacement au sol et/ou en vol de l'aéronef entre deux positions particulières) et le calcul de prédictions de la mission, comme précisé ci-après. En outre : - dans un premier mode de réalisation, l'unité de navigation aéroportuaire est logée dans une interface homme/machine (de préférence dans une unité d'affichage de cette interface homme/machine) liée au module coeur ; et - dans un second mode de réalisation, l'unité de navigation aéroportuaire est logée dans une interface homme/machine, apte à être liée au module supplémentaire. Par ailleurs, avantageusement, l'unité de gestion du plan de mission est configurée, pour répartir et synchroniser des calculs de prédictions d'une mission entre l'unité de gestion de vol et l'unité de navigation aéroportuaire, l'unité de gestion de vol calculant les prédictions de la phase de vol de la mission et l'unité de navigation aéroportuaire calculant les prédictions de la phase au sol de la mission. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - l'unité de gestion de vol est configurée pour déterminer la trajectoire de vol, et pour calculer des prédictions associées à la trajectoire de vol, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale ; - l'unité de navigation aéroportuaire est configurée pour déterminer au moins une trajectoire de roulage de la phase au sol, et pour calculer des prédictions associées à la trajectoire de roulage, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, le système de gestion de mission comporte une unité d'interface homme/machine permettant à un opérateur de modifier des paramètres de la mission. De préférence, l'unité d'interface est configurée pour permettre à l'opérateur de modifier au moins l'un des paramètres suivants : - un aéroport de départ ; - un aéroport d'arrivée ; - une porte de départ de l'aéroport de départ ; - une piste de décollage de l'aéroport de départ ; - une piste d'atterrissage de l'aéroport d'arrivée ; - une porte d'arrivée de l'aéroport d'arrivée ; - un indice de coût de vol ou de roulage ; - un temps requis à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage ou à la porte d'arrivée ; et - une quantité de carburant disponible à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage ou à la porte d'arrivée. La présente invention concerne également un procédé de gestion d'une mission d'un aéronef, à l'aide d'un système tel que précité.
Selon l'invention, le procédé comprend une étape de répartition et de synchronisation, via l'unité de gestion du plan de mission, de calculs de prédictions de la mission entre l'unité de gestion de vol et l'unité de navigation aéroportuaire, les prédictions d'une phase de vol de la mission étant calculées par l'unité de gestion de vol et les prédictions d'une phase au sol de la mission étant calculées par l'unité de navigation aéroportuaire. En outre, avantageusement, ce procédé comprend : - une étape mise en oeuvre par l'unité de gestion de vol et consistant à déterminer une trajectoire de vol de la phase de vol et à calculer des prédictions associées à la trajectoire de vol, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale ; et - une étape mise en oeuvre par l'unité de navigation aéroportuaire et consistant à déterminer au moins une trajectoire de roulage de la phase au sol et à calculer des prédictions associées à la trajectoire de roulage, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale. Par ailleurs, de façon avantageuse, le procédé consiste, lors d'une insertion d'une contrainte dans une partie quelconque du plan de mission : - si la contrainte est insérée à un point de décollage, à transmettre cette contrainte à l'unité de navigation aéroportuaire pour déterminer la contrainte associée sur un point de porte de départ et pour l'afficher ; - si la contrainte est insérée sur une partie du vol à un point d'atterrissage : - si la contrainte est comprise entre des valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de vol, à la transmettre à l'unité de gestion de vol pour ajuster un indice de coût et recalculer les prédictions, une estimation de temps résultant au décollage étant définie comme une contrainte à un point de décollage pour sécuriser la partie de vol aval et assurer que la contrainte est vérifiée ; et - si la contrainte n'est pas contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de vol, à la transmettre à l'unité de gestion de vol pour ajuster un indice de coût et recalculer les prédictions, une valeur modifiée au décollage obtenue alors étant entrée comme une contrainte et fournie à l'unité de navigation aéroportuaire pour contraindre le temps de décollage selon des valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de roulage correspondante ; et - si la contrainte est insérée à une porte d'arrivée : - si la contrainte est contenue dans des valeurs minimale et maximale calculées, à définir la valeur à l'atterrissage comme une contrainte pour sécuriser la contrainte entrée ; et - si la contrainte n'est pas contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées, à la transmettre à l'unité de navigation aéroportuaire pour recalculer les prédictions, une valeur modifiée à l'atterrissage obtenue alors étant entrée comme une contrainte et fournie à l'unité de gestion de vol pour un ajustement de l'indice de coût et un nouveau calcul des prédictions sur la partie de vol. Ce procédé présente notamment l'avantage d'être simple et facile à mettre en oeuvre. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système de gestion d'une mission, qui illustre un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 2 et 3 sont deux modes de réalisation différents d'un système de gestion d'une mission, comprenant un système de gestion de vol pourvu d'un module coeur et d'un module supplémentaire. La figure 4 illustre un exemple d'affichage sur une page spécifique de paramètres, dont certains peuvent être modifiés par un pilote. Le système 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est notamment destiné à la gestion d'une mission (à savoir au déplacement au sol et en vol) d'un aéronef (non représenté), en particulier d'un avion de transport.
Ce système 1 qui est embarqué sur l'aéronef, comporte : - un système de gestion de vol 2 comprenant une unité de gestion de vol 3 (ou fonction de gestion de vol). L'unité de gestion de vol 3 est configurée pour définir et gérer un plan de vol et une trajectoire de vol associée pour une phase de vol d'une mission, à partir de données entrées ; et - une unité de navigation aéroportuaire 4 (ou fonction de navigation aéroportuaire) pour définir et gérer un plan de roulage au sol sur un aéroport et une trajectoire de roulage associée pour une phase au sol de la mission, également à partir de données entrées. Selon l'invention, le système 1 comporte, de plus, une unité de gestion d'un plan de mission 5, de type MPM (« Mission Plan Management » en anglais). Cette unité de gestion de plan de mission 5 (dite « unité de gestion 5 » ci-après) est reliée à l'unité de gestion de vol 3 (comme illustré par une double liaison 11 sur la figure 1) et à l'unité de navigation aéroportuaire 4 (comme illustré par une double liaison 12), et elle est configurée pour gérer la continuité entre les phases au sol et de vol de la mission et les calculs des prédictions de la mission, c'est-à-dire d'un déplacement au sol et/ou en vol de l'aéronef entre deux positions particulières en respectant certaines conditions particulières. De plus, ledit système de gestion de vol 2, de type FMS (« Flight Management System » en anglais), présente comme représenté sur les figures 2 et 3, une architecture comprenant : - un module coeur 10 (ou partie standard) pour mettre en oeuvre des fonctionnalités génériques relatives à la gestion du vol de l'aéronef ; et - un module supplémentaire 20 (ou partie spécifique) pour mettre en oeuvre des fonctions supplémentaires spécifiques.
Le module coeur 10 et le module supplémentaire 20 sont liés ensemble par une interface d'échange de données 30. Dans cette architecture, l'unité de gestion de vol 3 est logée dans ledit module coeur 10 et l'unité de gestion (du plan de mission) 5 est logée dans ledit module supplémentaire 20 (en tant qu'application principale).
L'unité de gestion 5 est configurée, comme précisé ci-dessous, pour répartir et synchroniser le calcul des prédictions d'une mission entre l'unité de gestion de vol 3 et l'unité de navigation aéroportuaire 4, l'unité de gestion de vol 3 calculant les prédictions de la phase de vol de la mission et l'unité de navigation aéroportuaire 4 calculant les prédictions de la phase au sol de la mission. Ainsi, grâce d'une part à l'installation de l'unité de gestion 5 pour gérer la continuité entre les phases au sol et de vol, qui sont mises en oeuvre respectivement par l'unité de navigation aéroportuaire 4 et l'unité de gestion de vol 3, et d'autre part à la réalisation d'une architecture à double module (coeur et supplémentaire), on obtient une architecture efficace garantissant des temps de réponse performants pour gérer une mission d'un aéronef (à savoir un déplacement au sol et/ou en vol de l'aéronef entre deux positions particulières) et le calcul des prédictions de la mission. L'unité de navigation aéroportuaire 4 (destinée à la gestion du roulage) est externe audit système de gestion de vol 2. Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'unité de navigation aéroportuaire 4 est intégrée dans la partie avionique du système 1. Elle est logée dans une interface homme/machine 41 (à savoir dans un module de type LRU d'un afficheur) liée au module coeur 10, comme précisé ci-dessous.
En outre, dans un second mode de réalisation, l'unité de navigation aéroportuaire 4 (ou fonction ou application de navigation aéroportuaire) est logée dans une interface homme/machine 50, par exemple dans un ordinateur portable, notamment un kit de vol électronique de type EFB (« Electronic Flight Bag » en anglais), qui est apte à être connecté au module supplémentaire 20 ou au module coeur 10. Dans ce second mode de réalisation, le module supplémentaire 20 comprend une application principale configurée pour transmettre le plan de vol à cet ordinateur portable. Pour mettre en oeuvre une continuité des parties sol et vol en particulier au niveau de l'affichage (sur un même écran), on ajoute cette application principale dans le module supplémentaire 20 (ou une application dans le dispositif EFB) qui reçoit le plan de vol du module coeur 10 et l'affiche sur le même écran que l'unité de navigation aéroportuaire 4 affiche le plan de roulage.
Dans cette structure à double module, le module coeur 10 du système de gestion de vol 2 met en oeuvre un ensemble 11 de fonctionnalités, relatives à la gestion du vol de l'aéronef (par exemple la gestion du plan de vol, la gestion du carburant,...). Ces fonctionnalités sont, soit des fonctions de base génériques d'un système de gestion de vol, soit des services fonctionnels également génériques d'un système de gestion de vol. Ces services fonctionnels utilisent une ou plusieurs fonctions génériques cadencées par un système d'exploitation (non représenté). L'unité de gestion de vol 3 tel que décrit ci-dessus, peut faire partie de cet ensemble 11, comme représenté sur les figures 2 et 3.
Par ailleurs, le module supplémentaire 20 met en oeuvre un ensemble 2 1 de fonctionnalités supplémentaires qui sont spécifiques à une entité à laquelle appartient l'aéronef, telle qu'un modèle d'aéronef spécifique, une famille d'aéronefs, une compagnie, une alliance, o u tout ou partie d'une flotte. Ces fonctionnalités sont, soit des fonctions nouvelles par rapport aux fonctions du module coeur 10, soit des fonctions alternatives aux fonctions du module coeur 10 auxquelles elles apportent des modifications de comportement, soit encore des services supplémentaires par rapport aux services du module coeur 10 qui utilisent une ou plusieurs de ces fonctions supplémentaires. En outre, le module coeur 10 possède une fonctionnalité d'interfaçage 16 lui permettant de s'interfacer avec des systèmes embarqués 40 de l'aéronef, comprenant au moins une interface homme/machine 41, dite générique. Les systèmes embarqués 40 peuvent également comprendre, comme représenté sur les figures 2 et 3, des dispositifs embarqués 42 tels que ceux couramment installés dans des aéronefs, comme par exemple des instruments de vol, des capteurs,... Le module supplémentaire 2 0 possède également une fonctionnalité d'interfaçage 26 prévue pour accéder, via l'interface d'échange 30, à la fonctionnalité d'interfaçage du module coeur 10 pour pouvoir s'interfacer avec l'interface homme/machine générique 41. Cette fonctionnalité d'interfaçage 26 du module supplémentaire 20 peut également permettre l'interfaçage avec une interface homme/machine 50 spécifique au module supplémentaire 20. La ou chaque interface homme/machine 41, 50 peut être constituée d'écrans (larges, tactiles, ...), de claviers, de souris, de boules de commande, de systèmes de vision tête haute, de systèmes de réalité augmentée, ..., et permet notamment à l'équipage d'entrer des données. Les modules coeur 10 et supplémentaire 20 communiquent entre eux, par e x e m p le, au moyen d'un réseau AFDX (« Application Full Duplex Ethernet » en anglais), d'un réseau Ethernet ou d'un réseau ARINC429, ou via un port RAM ou une mémoire partagée. Le module coeur 10 peut comporter, en outre, un ensemble 12 d'éléments, tels qu'une base de données ou une fonctionnalité de maintenance. Grâce à cette structure à deux modules distincts, les fonctionnalités supplémentaires du module supplémentaire 20 sont intégrées au système de gestion de vol 2 sans nécessiter de modification des éléments logiciels du module coeur 10 et n'utilisent de ce dernier, de ce fait, que les fonctions et services fonctionnels qu'il propose (en l'occurrence les fonctionnalités génériques d'un système de gestion de vol). Aussi, ces fonctionnalités supplémentaires peuvent être développées indépendamment du module coeur 10. L'unité de navigation aéroportuaire 4 du système 1 a un rôle équivalent pour les parties sol de la mission que l'unité de gestion de vol 3 pour la partie aérienne, à savoir définir et gérer les plans de roulage et les trajectoires de roulage.
Par ailleurs, de nouvelles fonctionnalités sont implémentées à la fois dans l'unité de gestion de vol 3 et dans l'unité de navigation aéroportuaire 4, pour calculer des valeurs minimale et maximale pour chaque partie du plan de mission, ainsi que des logiques (par exemple dans l'unité de gestion de vol 3, dans l'unité de navigation aéroportuaire 4, et/ou dans l'unité de gestion 5) pour gérer des contraintes insérées dans le plan de mission. Chaque système doit réaliser de nouveaux calculs sur sa partie avec une vitesse différente pour remplir chaque contrainte sur une autre partie, comme précisé ci-dessous. Par ailleurs, l'unité de gestion de vol 3 et l'unité de navigation aéroportuaire 4 sont responsables de l'affichage des parties du vol et au sol de chaque trajectoire, et l'unité de gestion 5 gère uniquement les prédictions de continuité basées sur des informations de temps minimal et maximal, compilées par l'unité de gestion de vol 3 et l'unité de navigation aéroportuaire 4 à des points charnières du plan de mission (transitions sol/vol).
En outre, l'unité de gestion 5 a pour rôle de réaliser une gestion des surveillances de continuité et de cohérence entre les différentes parties du plan de la mission et de la trajectoire de la mission. L'unité de gestion 5 réalise ainsi une adaptation ou synchronisation entre l'unité de gestion de vol 3 et l'unité de navigation aéroportuaire 4.
Par ailleurs, le système 1 comporte, de plus, comme représenté sur la figure 1 : - des moyens d'affichage 6 qui sont reliés aux unités 3, 4 et 5, comme illustré respectivement par des liaisons doubles 13, 14 et 15 ; et - une unité de guidage 7 qui est reliée aux unités 3 et 4, comme illustré respectivement par des liaisons 16 et 17.
L'unité de guidage 7 peut comporter un système de pilotage automatique. De préférence, le système de pilotage automatique est en mode managé (c'est-à-dire qu'il suit le plan de vol de l'unité de gestion de vol 3). Des instructions de guidage sont transmises à l'unité de guidage 7 pour maintenir l'aéronef sur la trajectoire (à partir de la position de l'aéronef et de la déviation de route). En outre, les moyens d'affichage 6 peuvent comporter un écran du poste de pilotage, tel qu'un écran de type ND («Navigation Display » en anglais) ou de type MFD («Mufti Function Display » en anglais), qui est associé à une unité d'interface homme/machine telle qu'un clavier, pour interagir avec l'écran. Si l'unité de navigation aéroportuaire 4 est logée dans une interface homme/machine 41, comme représenté sur la figure 2, l'écran est un écran de cette interface homme/machine 41. En outre, si l'unité de navigation aéroportuaire 4 est logée dans l'interface homme/machine 50, comme représenté sur la figure 3, l'écran correspond à un écran du dispositif EFB ou à l'un des écrans des interfaces 41 du poste de pilotage. Le système 1 tel que décrit ci-dessus présente notamment les avantages suivants : une simplicité, une flexibilité, une performance accrue, et un impact minimal sur l'unité de gestion de vol 3 et sur l'unité de navigation aéroportuaire 4 existant. Pour chaque partie de roulage (d'une porte à une piste ou inversement) de la mission (sur l'aéroport de départ ou d'arrivée), l'unité de navigation aéroportuaire 4 est responsable de la définition du plan de roulage, basée sur des entrées de l'équipage ou des données reçues du sol (du contrôle aérien).
L'équipage peut charger une route prédéfinie dans une base de données, ou entrer une liste d'éléments de surface de l'aéroport (porte, piste, voie de roulement,...) enregistrés dans une base de données. Généralement, il n'y a pas de transition automatique entre l'unité de gestion de vol 3 et l'unité de navigation aéroportuaire 4 : les informations de l'unité de gestion de vol 3 et l'unité de navigation aéroportuaire 4 sont affichées sur l'écran exclusivement les unes des autres sur une commande de l'équipage. Au contraire, l'invention permet de gérer la continuité des différentes phases (sol/ en l'air) de la mission sans transition, même automatique, et de réaliser un affichage continu en présentant à la fois des informations sol et vol sur un même écran sans discontinuité d'affichage Dans le cas d'un déplacement d'une porte d'embarquement à une porte de débarquement par exemple, l'unité de navigation aéroportuaire 4 est responsable, pour chacune des deux parties de la phase au sol (le roulage avant le décollage, et le roulage après l'atterrissage), du calcul de la trajectoire de roulage correspondant au plan de roulage sélectionné (par l'équipage) ou mis à jour automatiquement grâce à une communication du sol vers l'aéronef. L'unité de navigation aéroportuaire 4 est configurée pour déterminer au moins une trajectoire de roulage au sol d'une phase au sol, et pour calculer des prédictions associées à cette trajectoire de roulage, et ceci respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale. Le calcul de la trajectoire de roulage comprend ainsi deux calculs distincts pour des estimations de temps minimal et maximal, basés sur deux vitesses de roulage prédéfinies, ainsi qu'un troisième calcul basé sur une vitesse opérationnelle usuelle (provenant d'un indice de coût CI (« Cost Index » en anglais) fourni par exemple par le module coeur 10 du système de gestion de vol 2) pour une estimation plus réaliste. En particulier, l'unité de navigation aéroportuaire 4 calcule les temps d'arrivée estimés, minimal et maximal, et la quantité de carburant estimée à bord EFOB (« Estimated Fuel On Board » en anglais), au dernier point de chaque phase de roulage, en fonction des vitesses maximale et minimale et du temps d'arrivée estimé ETA (« Estimated Time of Arrivai » en anglais) ou du temps d'arrivée requis RTA (« Required Time of Arrivai » en anglais) au premier point de la phase de roulage considérée. Ainsi, concernant la phase au sol : - pour le calcul du temps t, l'unité de navigation aéroportuaire 4 intègre l'équation de la mécanique pour le point t=d/v (distance d sur vitesse y) sur toute la phase de roulage, la distance d étant fixe (longueur du trajet suivi). En fonction de la vitesse choisie, parmi les trois vitesses considérées, on obtient trois durées, donc trois horaires estimés d'atteinte du point de fin de roulage (dernier point de la phase de roulage considéré). Bien entendu, on peut envisager des intégrations plus compliquées avec des profils de vitesse plus complexes (virages, ... ) ; et - pour le carburant, des tables embarquées dans l'unité de navigation aéroportuaire 4 permettent de connaître la quantité de carburant consommée par unité de temps, en fonction de la vitesse. En sommant toutes ces quantités sur la durée de la phase de roulage, on obtient la consommation de carburant et on en déduit la quantité de carburant restant au point de fin de roulage. Par ailleurs, pour la phase de vol, il convient, de façon usuelle, d'intégrer les équations de la mécanique du vol. Toutefois, le calcul n'est pas réalisé uniquement pour une seule hypothèse de vitesse (la vitesse optimale pour l'indice de coût CI entré) comme dans la situation usuelle, mais pour trois vitesses différentes (ou trois indices de coût différents : l'indice minimal, l'indice maximal et l'indice entré par l'équipage). Le paramètre ou indice de coût CI entré par l'équipage au début du vol permet d'établir un rapport à suivre entre les coûts dépendant du temps et ceux liés à la consommation de fuel.
Ainsi, le système 1 calcule la trajectoire de la mission et les prédictions associées sur la base de la vitesse optimale, mais il réalise également deux autres calculs, l'un à la vitesse minimale et l'autre à la vitesse maximale, pour déterminer le domaine des possibilités de l'aéronef (capacité minimale et maximale en termes de temps de parcours, de quantité de carburant de chaque partie de la mission) afin de pouvoir gérer des contraintes de temps (ou de carburant) éventuelles insérées par l'équipage et adapter la vitesse sur chaque partie de la mission pour satisfaire ces contraintes. L'unité de navigation aéroportuaire 4 fournit la possibilité à l'équipage ou à l'unité de gestion 5 d'insérer une contrainte de temps sur les premier et dernier points de chaque plan de roulage. L'unité de navigation aéroportuaire 4 : - estime la durée de chaque partie de roulage ; - calcule le temps requis de départ de la partie de roulage, basé sur une contrainte de temps au point de décollage, qui est insérée directement par l'équipage ou calculée par l'unité de gestion 5 à partir d'une contrainte aval ; et - estime le temps d'arrivée à la porte de destination, basé sur une contrainte de temps au point d'atterrissage qui est insérée directement par l'équipage, ou sur un temps d'atterrissage estimé qui est fourni par l'unité de gestion 5.
L'équipage doit pouvoir contraindre chaque partie du plan pour réaliser la mission. Ainsi, le cas échéant, l'unité de gestion 5 demande à l'unité de navigation aéroportuaire 4 et à l'unité de gestion de vol 3 de recalculer les prédictions en imposant une vitesse différente de la vitesse optimale pour respecter des contraintes (temps ou carburant) plus aval dans le plan de mission. Si aucune contrainte n'est définie dans le plan de mission, le temps requis de départ de la partie de roulage est laissé à l'équipage ou déduit du temps courant. Par ailleurs, l'unité de gestion de vol 3 est responsable, pour chaque partie de vol de la mission (d'un premier point à un second point), de la définition du plan de vol, qui est basée sur des entrées de l'équipage ou sur des informations reçues par une communication du sol (du contrôle aérien). L'équipage peut charger une route prédéfinie dans une base de données. L'unité de gestion de vol 3 est également responsable du calcul de la trajectoire de vol correspondant au plan de vol sélectionné (par l'équipage) ou mis à jour automatiquement grâce à une communication du sol vers l'aéronef. De plus, l'unité de gestion de vol 3 est configurée pour calculer des prédictions associées à la trajectoire de vol, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale. Le calcul de la trajectoire de vol comprend ainsi deux calculs distincts pour des estimations de temps minimal et maximal, basés sur deux vitesses de roulage prédéfinies, ainsi qu'un troisième calcul basé sur une vitesse opérationnelle usuelle (provenant de l'indice de coût CI fourni par le module coeur 10 du système de gestion de vol 2) pour une estimation plus réaliste. En particulier, l'unité de gestion de vol 3 calcule les temps ETA minimal et maximal et la quantité EFOB au point final de chaque phase de vol, basés sur les vitesses maximale et minimale et le temps ETA ou RTA au premier point de la phase de vol considérée. L'unité de gestion de vol 3 fournit la possibilité à l'équipage ou à l'unité de gestion 5 d'insérer une contrainte de temps sur les premier et dernier points de chaque plan de vol. L'unité de gestion de vol 3 : - estime la durée de chaque partie de vol ; - calcule le temps requis de départ de la partie de vol (premier point de la partie de vol), basé sur une contrainte de temps au décollage (ou à un autre point), qui est entrée directement par l'équipage ou calculée par l'unité de gestion 5 à partir d'une contrainte aval ; et - estime le temps d'arrivée au point de destination de la partie de vol, basé sur une contrainte de temps qui est entrée directement par l'équipage, ou sur le temps d'atterrissage (ou un autre temps) estimé, qui est fourni par l'unité de gestion 5.
Si aucune contrainte n'est définie dans le plan de mission, le temps requis de départ au premier point est laissé à l'équipage ou déduit du temps courant. Par ailleurs, l'unité de gestion 5 génère un plan de mission au moins pour l'affichage par un écran sur une page spécifique précisée ci-dessous. Sur cette page spécifique, toutes les parties du plan de mission peuvent être affichées sous forme d'une liste de points de passage, basée sur la concaténation : - du plan de roulage de départ (si l'aéronef est encore dans la phase de pré- vol) fourni par l'unité de navigation aéroportuaire 4 ; - du plan de vol (si l'aéronef n'a pas encore atterri) fourni par l'unité de gestion de vol 3; et - du plan de roulage d'arrivée fourni par l'unité de navigation aéroportuaire 4. Le plan de mission complet (les trois parties) ainsi défini est disponible pour l'affichage. Toutefois, une seule partie (ou tronçon de cette seule partie) est active à un moment donné pour le guidage. Lorsque le dernier tronçon d'une partie a été séquence, le premier tronçon de la partie suivante est activé. Dans le cadre de la présente invention, les interfaces usuelles sont conservées et conservent l'affichage de chaque partie de la mission associée à chaque unité (unité de gestion de vol 3 et unité de navigation aéroportuaire 4). Cette architecture est avantageuse, car elle évite la latence concernant la concaténation réalisée par l'unité de gestion 5.
L'unité de gestion 5 est accessible via la page spécifique affichée sur un écran (ND, MFD) du poste de pilotage. Cette page fournit une vue des informations les plus importantes à la fois du roulage et du vol, comme représenté à titre d'illustration sur la figure 4. La page affiche et permet la modification des paramètres suivants : - l'aéroport de départ ou d'origine (« FROM » : en l'occurrence « LFBO » dans l'exemple représenté sur la figure 4) et l'aéroport d'arrivée ou de destination (« TO » : en l'occurrence « LFMN ») ; - la porte de départ (« Departure gate » : en l'occurrence « GATE1 ») parmi les portes associées de l'aéroport d'origine ; - la piste de décollage (« Takeoff » : en l'occurrence « LFBO14L ») parmi les pistes associées de l'aéroport d'origine ; - la piste d'atterrissage (« Landing » : en l'occurrence « LFMNO4L ») parmi les pistes associées de l'aéroport de destination ; - la porte d'arrivée (« Arrival gate » : en l'occurrence « GATE2 ») parmi les portes associées de l'aéroport de destination ; - un coût de vol ou de roulage ; - un temps d'arrivée à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage et à la porte d'arrivée ; et - une quantité de carburant embarquée à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage ou à la porte d'arrivée. Cette page spécifique peut donc être affichée par une unité d'interface homme/machine qui permet à un opérateur de modifier certains paramètres de la mission.
La page affiche les informations synthétiques pour chacune des parties composant le plan de mission : - UTC : l'horaire prédit à la porte de départ (« Departure gate »), au décollage (« Takeoff »), à l'atterrissage (« Landing ») et à la porte d'arrivée (« Arrival gate »); - FOB : la quantité de carburant à bord prédit à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage et à la porte d'arrivée ; - D : la durée de la phase de roulage de départ, de la phase de vol, et de la phase de roulage d'arrivée. A titre d'illustration, pour la phase de vol (entre le décollage et l'atterrissage), la durée D représente 50 minutes (« 00:50 ») sur l'exemple de la figure 4 ; et - F : la quantité de carburant utilisée prédite durant la phase de roulage de départ, la phase de vol et la phase de roulage d'arrivée. A titre d'illustration, pour la phase de vol, la quantité de carburant utilisée prédite F représente 17 tonnes (« 17.0 T ») sur l'exemple de la figure 4.
En particulier, pour pouvoir adapter le déroulement de la mission (accélérer par exemple) aux contraintes rencontrées (retard, gestion du trafique aérien), l'équipage dispose de la possibilité d'insérer une contrainte de temps ou de carburant à chacun des quatre points suivants : - porte de départ ; - décollage ; - atterrissage ; - porte d'arrivée. Le système 1 tel que décrit ci-dessus, permet de calculer avec précision les prédictions de vol d'un aéronef, de la porte d'embarquement à la porte de débarquement, même en cas de révision du plan de vol. Il permet de gérer des contraintes entrées à chaque partie du plan de mission synchronisant via l'unité de gestion 5 les différentes parties. Le système 1 met en oeuvre un procédé permettant de réaliser la synchronisation, qui est simple et facile à implémenter, notamment en raison d'un échange de paramètres minimaux/maximaux au lieu de plans de roulage et de vol complets. On décrit ci-après le fonctionnement du système 1 pour différentes modifications de paramètres. Une modification de l'aéroport d'origine ou de destination sur la page spécifique par l'équipage entraîne qu'à la fois le plan de vol (unité de gestion de vol 3) et le plan de roulage (unité de navigation aéroportuaire 4) sont mis à jour : - concernant l'unité de gestion de vol 3, le module coeur 10 du système de gestion de vol 2 gère une modification de l'aéroport d'origine ou de destination ; et - concernant l'unité de navigation aéroportuaire 4, le plan de roulage et la trajectoire de roulage associée (sur l'aéroport d'origine ou de destination) sont supprimés jusqu'à ce qu'une piste ou une porte soient définies sur cet aéroport.
En outre, une modification de la porte de départ ou d'arrivée sur la page spécifique impacte le plan de roulage. L'unité de navigation aéroportuaire 4 recalcule le nouveau plan de roulage, et la trajectoire de roulage et l'exporte éventuellement vers l'unité de gestion 5. Par ailleurs, une modification de la piste de départ ou d'arrivée sur la page spécifique impacte à la fois le plan de roulage et le plan de vol : - l'unité de navigation aéroportuaire 4 recalcule le nouveau plan de roulage et la trajectoire de roulage associée, et éventuellement l'exporte vers l'unité de gestion 5 ; - l'unité de gestion de vol 3 (du module coeur 10 du système de gestion de vol 2) modifie le plan de vol et la trajectoire de vol associée, et l'exporte vers l'unité de gestion 5. En outre, l'insertion d'une contrainte de temps ou de carburant dans une partie quelconque du plan de mission est propagée à toutes les parties précédentes, de la manière suivante : - si une contrainte est définie au point de décollage, cette contrainte doit être transmise à l'unité de navigation aéroportuaire 4 pour déterminer la contrainte associée sur le point de porte de départ et l'afficher ; - si la contrainte est entrée sur la partie du vol ou au point d'atterrissage : - si la contrainte est comprise entre les valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de vol, la contrainte est transmise à l'unité de gestion de vol 3, pour ajuster l'indice de coût CI et recalculer les prédictions. L'estimation de temps résultant au décollage (si l'aéronef n'est pas encore en l'air), doit être définie comme une contrainte au point de décollage pour sécuriser la partie de vol aval et assurer que la contrainte est vérifiée ; - si la contrainte n'est pas contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de vol, la contrainte doit être transmise à l'unité de gestion de vol 3, pour ajuster l'indice de coût CI et recalculer les prédictions. La conséquence sera une valeur modifiée au décollage qui doit être insérée comme une contrainte et fournie à l'unité de navigation aéroportuaire 4 pour contraindre le temps de décollage selon les valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de roulage correspondante ; et - si la contrainte est entrée à la porte d'arrivée : - si la contrainte est contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées, la valeur à l'atterrissage doit être définie comme une contrainte pour sécuriser la contrainte entrée ; - si la contrainte n'est pas contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées, cette contrainte doit être transmise à l'unité de navigation aéroportuaire 4 pour recalculer les prédictions. La conséquence est une valeur modifiée à l'atterrissage, qui doit être entrée comme une contrainte transmise à l'unité de gestion de vol 3 pour un ajustement de l'indice de coût CI et un nouveau calcul des prédictions sur la partie de vol. Dans l'exemple présenté ci-après, on considère que le pilote ajoute une contrainte de carburant. Cette entrée s'applique comme une contrainte de temps. En effet, le pilote entre une valeur de carburant sur un point du plan de vol et le système 1 fait varier la vitesse (via l'indice de coût) le long de la trajectoire de façon itérative pour faire converger le calcul des prédictions sur cette valeur de carburant. Les contraintes de carburant sont entrées dans une page dédiée, comme pour les contraintes de temps.
L'unité de gestion 5 qui reçoit la contrainte ainsi que les valeurs minimale et maximale des temps et la quantité de carburant aux points charnières du plan de mission, demande aux unités 3 et 4 de recalculer les prédictions sur leur partie du plan de mission avec une hypothèse différente de vitesse pour respecter la contrainte. Le plan de vol ne change pas, mais les prédictions en chaque point évoluent pour respecter la contrainte saisie.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Système de gestion d'une mission d'un aéronef, le système de gestion d'une mission (1) comportant : - un système de gestion de vol (2) comprenant une unité de gestion de vol (3), l'unité de gestion de vol (3) étant configurée pour définir et gérer un plan de vol et une trajectoire de vol associée pour une phase de vol d'une mission ; et - une unité de navigation aéroportuaire (4) pour définir et gérer un plan de roulage au sol sur un aéroport et une trajectoire de roulage associée pour au moins une phase au sol de la mission, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une unité de gestion d'un plan de mission (5), l'unité de gestion du plan de mission (5) étant reliée à l'unité de gestion du plan de vol (3) et à l'unité de navigation aéroportuaire (4) et étant configurée pour gérer une continuité entre les phases au sol et de vol de la mission et des calculs de prédictions de la mission, en ce que ledit système de gestion de vol (2) présente une architecture comprenant un module coeur (10) pour mettre en oeuvre des fonctionnalités génériques relatives à la gestion du vol de l'aéronef et un module supplémentaire (20) pour mettre en oeuvre des fonctions supplémentaires spécifiques, lesdits modules coeur et supplémentaire (10, 20) étant liés ensemble par une interface (30) d'échange de données, et en ce que ladite unité de gestion de vol (3) est logée dans ledit module coeur (10) et ladite unité de gestion du plan de mission (5) est logée dans ledit module supplémentaire (20).
  2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de navigation aéroportuaire (4) est logée dans une interface homme/machine (41) liée au module coeur (10).
  3. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de navigation aéroportuaire (4) est logée dans une interface homme/machine (50) apte à être liée au module supplémentaire (10).
  4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que l'unité de gestion du plan de mission (5) est configurée pour répartir et synchroniser les calculs de prédictions d'une mission entre l'unité de gestion de vol (3) et l'unité de navigation aéroportuaire (4), l'unité de gestion de vol (3) calculant les prédictions de la phase de vol de la mission et l'unité de navigation aéroportuaire (4) calculant les prédictions de la phase au sol de la mission.
  5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de gestion de vol (3) est configurée pour déterminer la trajectoire de vol, et pour calculer des prédictions associées à la trajectoire de vol, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale.
  6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de navigation aéroportuaire (4) est configurée pour déterminer au moins une trajectoire de roulage de la phase au sol, et pour calculer des prédictions associées à la trajectoire de roulage, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale.
  7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une unité d'interface homme/machine permettant à un opérateur de modifier des paramètres de la mission.
  8. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité d'interface est configurée pour permettre à l'opérateur de modifier au moins l'un des paramètres suivants : - un aéroport de départ ; - un aéroport d'arrivée ; - une porte de départ de l'aéroport de départ ; - une piste de décollage de l'aéroport de départ ; - une piste d'atterrissage de l'aéroport d'arrivée ; - une porte d'arrivée de l'aéroport d'arrivée ; - un indice de coût de vol ou de roulage ;- un temps requis à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage ou à la porte d'arrivée ; et - une quantité de carburant disponible à la porte de départ, au décollage, à l'atterrissage ou à la porte d'arrivée.
  9. 9. Procédé de gestion d'une mission d'un aéronef, à l'aide d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de répartition et de synchronisation, via l'unité de gestion du plan de mission (5), de calculs de prédictions de la mission entre l'unité de gestion de vol (3) et l'unité de navigation aéroportuaire (4), les prédictions d'une phase de vol de la mission étant calculées par l'unité de gestion de vol (3) et les prédictions d'une phase au sol de la mission étant calculées par l'unité de navigation aéroportuaire (4).
  10. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape mise en oeuvre par l'unité de gestion de vol (3) et consistant à déterminer une trajectoire de vol de la phase de vol et à calculer des prédictions associées à la trajectoire de vol, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale ; et - une étape mise en oeuvre par l'unité de navigation aéroportuaire (4) et consistant à déterminer au moins une trajectoire de roulage de la phase au sol et à calculer des prédictions associées à la trajectoire de roulage, respectivement sur la base d'une vitesse optimale, d'une vitesse minimale, et d'une vitesse maximale.
  11. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'il consiste, lors d'une insertion d'une contrainte dans une partie quelconque du plan de mission : - si la contrainte est insérée à un point de décollage, à transmettre cette contrainte à l'unité de navigation aéroportuaire (4) pour déterminer la contrainte associée sur un point de porte de départ et pour l'afficher ; - si la contrainte est insérée sur une partie du vol à un point d'atterrissage :- si la contrainte est comprise entre des valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de vol, à la transmettre à l'unité de gestion de vol (3) pour ajuster un indice de coût et recalculer les prédictions, une estimation de temps résultant au décollage étant définie comme une contrainte à un point de décollage pour sécuriser la partie de vol aval et assurer que la contrainte est vérifiée ; et - si la contrainte n'est pas contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de vol, à la transmettre à l'unité de gestion de vol (3) pour ajuster un indice de coût et recalculer les prédictions, une valeur modifiée au décollage obtenue alors étant entrée comme une contrainte et fournie à l'unité de navigation aéroportuaire (4) pour contraindre le temps de décollage selon des valeurs minimale et maximale calculées pour la partie de roulage correspondante ; et - si la contrainte est insérée à une porte d'arrivée : - si la contrainte est contenue dans des valeurs minimale et maximale calculées, à définir la valeur à l'atterrissage comme une contrainte pour sécuriser la contrainte entrée ; et - si la contrainte n'est pas contenue dans les valeurs minimale et maximale calculées, à la transmettre à l'unité de navigation aéroportuaire (4) pour recalculer les prédictions, une valeur modifiée à l'atterrissage obtenue alors étant entrée comme une contrainte et fournie à l'unité de gestion de vol (3) pour un ajustement de l'indice de coût et un nouveau calcul des prédictions sur la partie de vol.
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