FR3025618A1

FR3025618A1 - Procede et dispositif de protection automatique d'un aeronef contre un risque de collision avec le sol.

Info

Publication number: FR3025618A1
Application number: FR1458376A
Authority: FR
Inventors: Pierre Fabre
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-03-11
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: US9617012B2; CN105404307B; CN105404307A; FR3025618B1; US20160070263A1

Abstract

- Le dispositif de protection (1) comprend une unité (2) pour mettre en œuvre une fonction de protection qui empêche l'aéronef de voler sous une hauteur donnée par rapport au sol, une unité (6) pour déterminer les valeurs courantes de paramètres, et au moins la position courante de l'aéronef et un écart de cap courant de l'aéronef par rapport à une piste d'atterrissage, une unité de calcul (7) pour calculer, lors d'un atterrissage sur la piste d'atterrissage, à partir de données comprenant lesdites valeurs courantes, une distance longitudinale courante définie dans le plan horizontal et nécessaire pour amener l'aéronef dans une position permettant une désactivation de la fonction de protection, et une unité de vérification (9) pour vérifier si une condition dépendant de la distance longitudinale courante est remplie, la fonction de protection étant désactivée automatiquement si l'unité de vérification (9) conclut que cette condition est remplie.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le sol, ce procédé et ce dispositif utilisant une fonction de protection qui empêche un aéronef d'entrer en collision avec le sol. Le brevet FR-2 986 876 décrit un procédé de protection automatique d'un aéronef, notamment d'un avion de transport, contre un risque de collision avec le terrain survolé. Ce procédé met en oeuvre une protection automatique, appelée GCoP (pour «Ground Collision Protection» en anglais), qui utilise une enveloppe de vol interdite et qui empêche que l'aéronef touche le sol dans certaines conditions. Plus précisément, cette protection automatique empêche l'aéronef de voler sous une hauteur donnée par rapport au sol (généralement 200 ou 250 pieds).

Dans le cadre de cette protection GCoP, on considère une situation non opérationnelle et critique pouvant mener à une collision CFIT (pour « Controlled Flight Int° Terrain », expression anglaise faisant référence à une collision avec le sol ne faisant suite, ni à une panne, ni à une perte de contrôle de l'aéronef), et on utilise une enveloppe de vol interdite qui permet d'éviter une collision avec le sol. L'enveloppe de vol interdite (définie par des couples de vitesse verticale et d'altitude) peut être déterminée à partir de caractéristiques techniques de l'aéronef et de sa structure. Lorsque l'aéronef se trouve dans l'enveloppe de vol interdite, des ordres de protection (qui surpassent l'autorité du pilote) sont générés. Ces ordres de protection visent, notamment, à commander automatiquement des surfaces de commande de l'aéronef qui agissent sur sa vitesse verticale. Ces ordres de protection sont tels que, lorsqu'ils sont appliqués à ces surfaces de commande, l'aéronef ressort de l'enveloppe de vol interdite. Les ordres de protection, qui sont appliqués tant que la fonction de protection GCoP est activée (ou armée) et qu'elle est engagée (c'est-à-dire que l'aéronef a un couple vitesse verticale/altitude dans l'enveloppe de vol interdite), permettent de réduire progressivement le taux de descente de l'aéronef jusqu'à, par exemple, le ramener à une vitesse 3025618 2 verticale nulle empêchant ainsi l'aéronef de descendre et donc d'entrer en collision avec le terrain survolé. Lorsque les conditions d'engagement ne sont plus rencontrées, la fonction de protection GCoP est désengagée et l'équipage retrouve son 5 autorité nominale, c'est-à-dire que ses commandes sont de nouveau prises en compte et non plus les commandes des ordres de protection. Dans le cadre de la présente invention, on considère que : - la fonction de protection est activée (ou armée) Si elle est amenée dans une situation dans laquelle elle est prête à mettre en oeuvre 10 automatiquement la protection prévue, Si des conditions particulières (d'engagement) sont remplies (notamment l'entrée de l'aéronef dans une enveloppe de vol interdite). Si elle n'est pas dans cette situation, elle est considérée comme désactivée de sorte que la protection n'est pas mise en oeuvre même si les conditions d'engagement sont remplies ; et 15 - la fonction de protection est engagée, si elle met en oeuvre la protection prévue, c'est-à-dire si elle détermine et applique les ordres de protection. Par conséquent, pour pouvoir être engagée, la fonction de protection doit préalablement être activée, puis elle est engagée (et réalise la protection) si des conditions particulières sont remplies.

20 La fonction de protection GCoP peut être activée lors d'un atterrissage dans certaines conditions. Lorsque la fonction de protection GCoP a été activée, il est nécessaire de la désactiver pour pouvoir réaliser l'atterrissage si l'aéronef se trouve dans une situation permettant un atterrissage, notamment s'il 25 retrouve une trajectoire de vol stabilisée correcte vers la piste d'atterrissage, pour éviter son engagement. La présente invention a pour objet de déterminer des conditions de désactivation de la fonction de protection. Elle concerne un procédé de protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le 30 sol, ledit procédé comprenant au moins une étape principale consistant à mettre en oeuvre sur l'aéronef au moins une fonction de protection, ladite fonction de protection empêchant l'aéronef de voler sous une hauteur donnée par rapport au sol, et étant apte à être activée et désactivée.

3025618 3 Selon l'invention, ledit procédé comprend, de plus, une suite d'étapes mises en oeuvre de façon automatique et répétitive, lors d'un atterrissage sur une piste d'atterrissage, au moins lorsque la fonction de protection est activée, et consistant successivement : 5 a) à déterminer une pluralité de données comprenant les valeurs courantes de paramètres relatifs au vol de l'aéronef, à savoir au moins la position courante de l'aéronef et un écart de cap courant de l'aéronef par rapport à la piste d'atterrissage, ainsi qu'au moins un point cible ; b) à calculer, à partir de certaines de ces données, une distance 10 longitudinale courante, cette distance longitudinale courante étant définie dans le plan horizontal et étant nécessaire et suffisante pour amener l'aéronef dans une position permettant une désactivation de la fonction de protection ; et c) à vérifier si au moins la première condition suivante est remplie : 15 XAC + D4.sign(cos(Ax))) XIGT dans laquelle : - XAC illustre une coordonnée longitudinale de la position courante de l'aéronef, cette coordonnée longitudinale présentant une valeur négative et étant définie le long de l'axe longitudinal de la piste d'atterrissage dans 20 le plan horizontal, par rapport à un point de référence ; - sign représente le signe ; - D4 est la distance longitudinale courante, calculée à l'étape b) ; - Az est l'écart de cap courant de l'aéronef par rapport à la piste d'atterrissage ; et 25 - XTGT est une coordonnée longitudinale d'une position cible dépendant dudit point cible, ledit procédé comprenant une étape supplémentaire consistant à désactiver la fonction de protection si au moins ladite première condition est remplie.

30 Ainsi, grâce à l'invention, on vérifie si l'aéronef se trouve à une distance d'une position cible (liée à la piste d'atterrissage), qui est suffisante pour lui permettre d'être amené dans une position pour laquelle il peut réaliser un atterrissage. Si l'aéronef se trouve dans une telle 3025618 4 situation, la fonction de protection est désactivée, de sorte que l'aéronef ne peut plus être empêché de s'approcher du sol par la fonction de protection et est donc en mesure d'atterrir sur la piste d'atterrissage. Dans un mode de réalisation préféré, l'étape c) consiste à vérifier 5 également si la seconde condition suivante est remplie : XAC(X2 dans laquelle X2 représente une valeur maximale d'un point cible, la fonction de protection étant désactivée dès que lesdites première et seconde conditions sont simultanément remplies.

10 Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, l'étape b) comprend des sous-étapes consistant : b1) à calculer une première distance Dl définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal de la piste d'atterrissage et représentant une distance minimale pour laquelle la fonction de protection doit être 15 désactivée pour un vol aligné ; b2) à calculer une deuxième distance D2 définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal de la piste d'atterrissage et représentant une distance nécessaire à l'aéronef pour diriger sa trajectoire de vol vers le point cible, à partir de sa position courante et de l'écart de cap courant ; 20 b3) à calculer une troisième distance D3 définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal de la piste d'atterrissage et représentant une distance nécessaire à l'aéronef pour s'aligner dans l'axe de la piste d'atterrissage à une marge près ; et b4) à calculer la distance longitudinale courante D4 à partir de ces 25 première, deuxième et troisième distances, à l'aide de l'expression suivante, dans laquelle max représente la valeur maximale : D4 = max[0; Dl - (D2 + D3)] . Avantageusement, la sous-étape b1) consiste à calculer la première distance Dl à l'aide de l'expression suivante : 30 Dl = (kl.Z0- k2).k3 dans laquelle : - kl est une marge prédéterminée ; - k2 et k3 sont des paramètres prédéterminés ; et 3025618 5 - ZO est la hauteur la plus basse à laquelle l'aéronef peut voler si la fonction de protection est engagée (généralement 200 ou 250 pieds). De plus, de façon avantageuse, la sous-étape b2) consiste à calculer la deuxième distance D2 à l'aide de l'expression suivante : 5 D2 = V2 1(g.tg(ço0)).sin(4) - sin(A1) dans laquelle : - V est la vitesse de l'aéronef ; - g est l'accélération de la pesanteur ; - tg est la tangente et sin le sinus ; 10 - ço0 est un angle maximal d'inclinaison latérale de l'aéronef ; - Az est l'écart de cap courant de l'aéronef par rapport à la piste d'atterrissage ; et - Ax1 est un écart de cap entre la piste d'atterrissage et une droite passant par la position courante de l'aéronef et la position cible.

15 En outre, avantageusement, la sous-étape b3) consiste à calculer la troisième distance D3 à l'aide de l'expression suivante : D3 = max[0; V2 /(g.tg(v0)).(sin( Axl )-sin(Ax0))] dans laquelle, en plus des paramètres précités, Ax0 est un écart de cap maximal par rapport à la piste d'atterrissage pour pouvoir réaliser un 20 atterrissage sûr. Par ailleurs, de façon avantageuse, l'écart de cap Ax1 entre la piste d'atterrissage et la droite passant par la position courante de l'aéronef et la position cible, est calculé à l'aide des expressions suivantes : 25 3^21 = arctg(YACI(XTGT - XAC)) si (XTGT - XAC))0 ; 42/1=180 + arctg(YACI(XTGT - XAC)) si (X7'GT - XAC)(0 et YAC)0 ; Axl= -180 + arctg(YACI()UGT - XAC)) si (XTGT - XAC)(0 et YAC(0 , dans lesquelles : - arctg est l'arc tangente ; et 30 - YAC illustre une coordonnée latérale de la position courante de l'aéronef dans le plan horizontal.

3025618 6 En outre, de façon avantageuse, le procédé comprend une étape supplémentaire consistant à calculer la coordonnée longitudinale X7'GT de la position cible de sorte que : - cette coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale 5 initialement à la coordonnée longitudinale XI du point cible, et ceci tant que la coordonnée longitudinale XI du point cible reste supérieure à la somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante de l'aéronef et d'une distance minimale X min prédéterminée ; - puis, la coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale à la 10 somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante de l'aéronef et de la distance minimale X min , et ceci tant que cette coordonnée longitudinale XTGT reste inférieure à une coordonnée longitudinale maximale X2 prédéterminée. La présente invention concerne également un dispositif de 15 protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le sol, ledit dispositif comprenant au moins une unité principale configurée pour mettre en oeuvre sur l'aéronef au moins une fonction de protection qui empêche l'aéronef de voler sous une hauteur donnée par rapport au sol, ladite unité principale comprenant un élément 20 d'activation/désactivation apte à activer et désactiver ladite fonction de protection. Selon l'invention, ledit dispositif comprend, de plus : - une unité de génération de données configurée pour déterminer les valeurs courantes de paramètres relatifs au vol de l'aéronef, à savoir au 25 moins la position courante de l'aéronef et un écart de cap courant de l'aéronef par rapport à une piste d'atterrissage ; - une unité de calcul configurée pour calculer, lors d'un atterrissage sur la piste d'atterrissage, à partir de données comprenant lesdites valeurs courantes ainsi qu'au moins un point cible, une distance longitudinale 30 courante définie dans le plan horizontal et nécessaire pour amener l'aéronef dans une position permettant une désactivation de la fonction de protection ; et 3025618 7 - une unité de vérification configurée pour vérifier si au moins la première condition suivante est remplie : XAC+ D4 .sign(cos(Ax)» XTGT dans laquelle : 5 - XAC illustre une coordonnée longitudinale de la position courante de l'aéronef, cette coordonnée longitudinale présentant une valeur négative et étant définie le long de l'axe longitudinal de la piste d'atterrissage dans le plan horizontal, par rapport à un point de référence ; 10 - sign napnéoente|mSigne ; - D4 est la distance longitudinale courante ; - Ax est l'écart de cap courant par rapport à la piste d'atterrissage ; et - XTGT est une coordonnée longitudinale d'une position cible 15 dépendant dudit point cible, l'élément d'activation/désactivation étant configuré pour désactiver ladite fonction de protection si l'unité de vérification conclut qu'au moins ladite première condition est remplie. La présente invention concerne également un aéronef, en 20 particulier un avion de transport, qui est pourvu d'un dispositif tel que celui spécifié ci-dessus. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

25 La figure 1 est le schéma synoptique d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif de protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le sol. Les figures 2 à 7 montrent différentes représentations schématiques permettant d'illustrer la mise en oeuvre de l'invention et la 30 détermination de conditions de désactivation d'une fonction de protection contre un risque de collision avec le sol.

3025618 8 Le dispositif 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est un dispositif de protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le sol. Pour ce faire, ledit dispositif 1 comprend une unité principale 2 5 configurée pour mettre en oeuvre sur l'aéronef au moins une fonction de protection (par exemple de type GCoP) qui empêche l'aéronef de voler sous une hauteur donnée par rapport au sol (par exemple sous 200 ou 250 pieds). Pour ce faire, de façon usuelle, cette unité principale 2 comprend 10 notamment une unité de calcul 14 configurée pour pouvoir calculer des ordres de protection qui sont transmis à des moyens d'actionnement usuels 3 de surfaces de commande usuelles (non représentés) de l'aéronef, comme illustré par une liaison 4 sur la figure 1. Ces ordres de protection sont tels que, lorsqu'ils sont appliqués à 15 ces surfaces de commande, l'aéronef ressort le cas échéant d'une enveloppe de vol interdite, ce qui l'empêche de toucher le sol. Cette unité principale 2 est connue et n'est pas décrite davantage ci-dessous. Elle peut, par exemple, correspondre à au moins une partie du système décrit dans le document FR-2 986 876 ou à toute autre unité 20 usuelle de ce type. De plus, cette unité principale 2 comprend un élément d'activation/désactivation 5 apte à activer et désactiver ladite fonction de protection. Comme indiqué ci-dessus : 25 - la fonction de protection est activée (ou armée) lorsqu'elle est amenée dans une situation dans laquelle elle est prête à mettre en oeuvre automatiquement la protection prévue si des conditions particulières d'engagement sont remplies (notamment l'entrée de l'aéronef dans une enveloppe de vol interdite). Si elle n'est pas dans cette situation, elle est 30 considérée comme désactivée de sorte que la protection n'est pas mise en oeuvre même si les conditions d'engagement sont remplies ; - la fonction de protection est engagée, lorsqu'elle met en oeuvre la protection, c'est-à-dire lorsque l'unité principale 2 détermine et applique 3025618 9 les ordres de protection. Par conséquent, pour pouvoir être engagée, la fonction de protection doit d'abord être activée. On considère que l'aéronef AC prévoit d'atterrir sur une piste d'atterrissage 10 d'axe longitudinal L d'un aéroport, comme représenté 5 sur la figure 2. De plus, la fonction de protection mise en oeuvre par l'unité principale 2 (ou l'unité principale 2) est activée, mais pas engagée (les conditions d'engagement n'étant pas remplies). Selon l'invention, pour pouvoir désactiver la fonction de protection (qui est activée), ledit dispositif 1 comprend : 10 - une unité 6 de génération de données comportant un ensemble de moyens usuels, par exemple une centrale inertielle, qui sont aptes à déterminer automatiquement, de façon usuelle, une pluralité de valeurs courantes de paramètres relatifs au vol de l'aéronef. L'unité 6 détermine, en particulier, la position courante de l'aéronef AC et un écart de cap 15 courant de l'aéronef AC par rapport à la piste d'atterrissage 10 ; - une unité de calcul 7 reliée par l'intermédiaire d'une liaison 8 à l'unité 6 et configurée pour calculer automatiquement, lors d'un atterrissage sur la piste d'atterrissage 10, à partir de certaines de ces valeurs courantes ainsi que d'au moins un point cible, une distance longitudinale courante D4 20 définie dans le plan horizontal et nécessaire pour amener l'aéronef AC dans une position permettant une désactivation de la fonction de protection (préalablement activée) ; et - une unité de vérification 9 reliée par l'intermédiaire d'une liaison 11 à l'unité de calcul 7 et configurée pour vérifier automatiquement si au moins 25 une première condition (de désactivation) est remplie. Plus précisément, l'unité de vérification 9 est configurée pour vérifier Si au moins la première condition (de désactivation) suivante est remplie : XAC + D4.sign(cos(Az)))XTGT 30 dans laquelle sign représente le signe. De plus : - Air est l'écart de cap courant, c'est-à-dire l'écart de cap à l'instant courant du cap de l'aéronef AC par rapport à celui de l'axe L de la piste d'atterrissage 10 de type C1FU ; et 3025618 10 - XTGT est une coordonnée longitudinale d'une position cible dépendant dudit point cible Xl, comme précisé ci-dessous. En outre, XAC illustre une coordonnée longitudinale de la position courante PC de l'aéronef AC (figures 2 et 3). Cette coordonnée 5 longitudinale présente une valeur négative et est définie le long de l'axe longitudinal L de la piste d'atterrissage 10 dans le plan horizontal, par rapport à un point de référence, de préférence le seuil amont SO de la piste 10 dans le sens de vol (illustré par une flèche E), comme représenté sur la figure 2.

10 Les coordonnées dans le plan horizontal sont définies dans un repère comprenant, comme représenté sur la figure 2 : - un point de référence situé sur l'axe longitudinal L de la piste d'atterrissage 10, de préférence le seuil amont SO, - une première direction SOX définie selon l'axe longitudinal L dans le sens 15 de vol E, dite direction longitudinale. Les valeurs sont considérées comme positives vers l'aval du point de référence et comme négatives vers l'amont de ce dernier ; et - une seconde direction SOY également définie dans le plan horizontal (ou latéral) et perpendiculaire à la direction longitudinale SOX. Les valeurs 20 sont considérées comme positives dans le sens indiqué par SOY au-delà du point de référence et comme négatives dans le sens inverse. De plus, selon l'invention, l'élément 5 est configuré pour désactiver la fonction de protection, si l'unité de vérification 9 l'informe qu'au moins la première condition (de désactivation) précitée est remplie.

25 Comme précisé ci-dessous, l'unité de calcul 7 du dispositif 1 calcule des distances utilisées pour la mise en oeuvre de l'invention, à l'aide des valeurs courantes des paramètres suivants : - V la vitesse de l'aéronef AC ; - ço0 l'angle d'inclinaison latérale de l'aéronef AC ; 30 - Az l'écart de cap courant par rapport à la piste d'atterrissage 10 (QFU) ; - (XAC,YAC) la position courante PC de l'aéronef AC. Le dispositif 1 utilise également les valeurs des paramètres suivants, qui peuvent être enregistrés dans une mémoire 22 : 3025618 11 - A;(0 un écart de cap maximal pour un atterrissage sûr ; - ZO une hauteur de déclenchement (ou d'engagement) de la protection mise en oeuvre par la fonction de protection ; - XI le point cible sur la piste d'atterrissage 10 ; 5 - X min une distance longitudinale minimale entre l'aéronef AC et le point cible ; et - X2 une distance de contact maximale à l'intérieur de la piste d'atterrissage 10 pour pouvoir réaliser un atterrissage sûr. Dans un mode de réalisation particulier, l'unité de calcul 7 et 10 l'unité de vérification 9 font partie d'une unité centrale 13. Cette unité centrale 13 peut être externe à l'unité principale 2, comme représenté sur la figure 1, ou être intégrée dans cette dernière. En outre, dans un mode de réalisation préféré, l'unité de calcul 7 comporte, comme représenté sur la figure 1 : 15 - un élément de calcul 15 pour calculer une distance Dl définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal L de la piste d'atterrissage 10 et représentant une distance minimale pour laquelle la fonction de protection doit être désactivée pour un vol aligné, comme précisé ci-dessous en référence à la figure 4 ; 20 - un élément de calcul 16 pour calculer une distance D2 définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal L de la piste d'atterrissage 2 et représentant une distance nécessaire à l'aéronef AC pour diriger sa trajectoire de vol vers le point cible XI , à partir de sa position courante PC et de l'écart de cap courant, comme précisé ci-dessous en référence à 25 la figure 5 ; - un élément de calcul 17 pour calculer une distance D3 définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal L de la piste d'atterrissage 10 et représentant une distance nécessaire à l'aéronef AC pour s'aligner dans l'axe L de la piste d'atterrissage 10 à une marge près, comme précisé ci- 30 dessous en référence aux figures 5 et 6 ; et - un élément de calcul 18 pour calculer la distance longitudinale courante D4 à partir de ces distances Dl , D2 et D3, à l'aide de l'expression suivante, dans laquelle max représente la valeur maximale : 3025618 12 D4 = max[0; Dl - (D2 + D3)1. Le calcul de D4 à l'aide des distances Dl , D2 et D3 est illustré sur la figure 3, par rapport à la coordonnée longitudinale XAC. On précise ci-dessous un calcul de distance dans le cas d'un vol 5 rectiligne. Si l'aéronef est sur un axe d'atterrissage usuel 20 de type « glide », faisant par exemple un angle de 3° avec l'axe longitudinal L horizontal, tel que représenté sur la figure 4, la fonction de protection doit être désactivée, avec une marge donnée, à une distance correspondant à une hauteur au-dessus du sol qui est supérieure à l'altitude ZO 10 (d'engagement de la fonction de protection). En fonction de ces considérations, l'élément de calcul 15 calcule la distance Dl à l'aide de l'expression suivante : Dl = (kl .Z0 - k2).k3 dans laquelle : 15 - kl est un coefficient prédéterminé, supérieur à 1 pour prévoir une marge sur la distance de désactivation ; - k2 et k3 sont des paramètres prédéterminés ; et - ZO est la hauteur de déclenchement de la protection mise en oeuvre par la fonction de protection et illustrée par un bandeau horizontal 19 sur la 20 figure 3, au-dessous duquel la fonction de protection empêche l'aéronef AC de voler. La distance Dl correspond donc à la distance longitudinale parcourue par l'aéronef AC le long de la direction longitudinale SOX lorsqu'il vole d'une hauteur ZO jusqu'au survol du seuil de la piste SO 25 d'atterrissage 10 suivant une trajectoire d'atterrissage 20 usuelle. De préférence : - k2 = 50 ; et - k3= 0.3048 / tg3 =5.81. Dans un mode de réalisation particulier, on prévoit une marge kl 30 (pour la conversion théorique altitude/distance sur la trajectoire 20 de type « glide ») de 50%, c'est-à-dire que kl =0,5. On obtient alors Dl =1452 mètres avec ZO =200 pieds.

3025618 13 Par ailleurs, si l'aéronef n'est pas aligné par rapport à la piste d'atterrissage 10, il faut attendre que celui-ci le soit avant de déconnecter la protection. Ainsi, dans le cas général, pour essayer de récupérer une trajectoire 5 de vol sûre vers la piste d'atterrissage 10, le pilote doit commander (ou piloter) l'aéronef AC de manière à, comme représenté sur la figure 5 : 1/ aligner l'aéronef AC en direction du point cible X1. Pour la mise en oeuvre de cette manoeuvre entre la position courante PC et une position P1 d'alignement, l'aéronef AC se déplace de la distance 1)2 suivant l'axe 10 longitudinal L ; et 2/ réaliser un déplacement latéral pour aligner la trajectoire de vol de l'aéronef AC sur l'axe L de la piste d'atterrissage 2 (avec un écart de cap maximal de AzO, considéré comme permettant encore un atterrissage d'urgence sûr). Pour la mise en oeuvre de cette manoeuvre entre une 15 position P2 et une position P3 d'alignement, l'aéronef AC se déplace de la distance D3 suivant l'axe longitudinal L. L'élément de calcul 16 calcule cette distance D2 à l'aide de l'expression suivante : D2 = V2 /(g.tg(0)).!sin(Ax) - sin(Axl) 20 dans laquelle, en plus de paramètres précités : - g est l'accélération de la pesanteur ; - tg est la tangente et sin le sinus ; et - Az1 est un écart de cap entre la piste d'atterrissage et une droite passant par la position courante de l'aéronef AC et la position cible.

25 De plus : - ça est donc l'angle maximal d'inclinaison latérale de l'aéronef AC ; et - Ax est donc l'écart de cap courant de l'aéronef AC par rapport à la piste d'atterrissage 10 (figure 2). En outre, l'élément de calcul 17 calcule la distance D3 à l'aide de 30 l'expression suivante : D3 = max[0; V2 /(g.tg(ço0)).(sin(Ax1 ) - sin(Ax0))1 3025618 14 dans laquelle Ax0 est l'écart de cap maximal par rapport à la piste d'atterrissage 10 pour pouvoir réaliser un atterrissage sûr. En effet, on a les relations suivantes, comme représenté sur la figure 6 : 5 D3 = L3. cos(( Axl - 40) / 2) L3 = 2.R. sin(( A;(1 R V2 l(g I tg(ço0)) En intégrant les expressions de L3 et de R dans D3, on obtient l'expression suivante : 10 D3 = V2 l(g.tg(ço0)).(sin(Xx1)- sin(Ax0)) Bien entendu si l'aéronef est déjà aligné, c'est-à-dire si A;(1 (Az() alors on considère que la distance D3 est nulle. On aboutit ainsi à l'expression précitée. Pour les calculs mis en oeuvre, l'unité de calcul 7 utilise donc les 15 paramètres suivants : - une valeur initiale du point cible : X1 ; - la valeur maximale du point cible : X2 ; - la distance longitudinale minimale prédéterminée entre le point cible et l'aéronef AC : X min ; 20 - l'écart de cap maximal pour un atterrissage sûr dans des situations d'urgence: Ax0 ; - l'angle d'inclinaison latérale maximale : ÿn0. Cette valeur est arbitraire. Elle indique l'angle d'inclinaison latérale maximale qu'un pilote va commander au maximum. Cette valeur peut être déterminée de manière 25 empirique; - la hauteur d'engagement de la fonction de protection : ZO ; et - une marge pour la conversion théorique altitude/distance sur la trajectoire d'atterrissage 20 de type « glide » : kl . On notera que deux des paramètres principaux qui ont un impact 30 important sur la logique de désactivation de la fonction de protection sont les paramètres v0 et X min . 90 peut être interprété comme un gain sur 3025618 15 l'écart de route (plus ço0 est faible, plus l'écart de route a un poids important dans le calcul des distances). La désactivation est mise en oeuvre uniquement pour des écarts de route faibles, si ça0 est faible. X min peut être interprété comme un gain sur l'écart latéral près de la 5 piste (plus X min est faible, plus l'écart latéral a un poids important dans le calcul des distances). La désactivation est mise en oeuvre uniquement pour des écarts latéraux faibles, si X min est faible. Dans un mode de réalisation particulier, les différents paramètres prédéterminés utilisés sont enregistrés dans la mémoire 22 qui est, par 10 exemple, intégrée dans l'unité de calcul 7, comme représenté sur la figure 1. La désactivation de la fonction de protection basée sur la distance est valable uniquement si la coordonnée longitudinale de l'aéronef XAC est significativement inférieure à Xl(point cible). Dans ce cas, on suppose 15 que le pilote cible un point constant X1 avant la piste d'atterrissage 10, comme le dernier point pour arriver à aligner l'aéronef AC avec l'axe longitudinal L (ou central) de la piste d'atterrissage 10. Si l'urgence de la situation ne permet pas au pilote de mettre en oeuvre cet alignement et l'oblige à réaliser l'alignement latéral final près de (ou même après) ce 20 point X1, ceci n'est plus valable. Le pilote ne peut pas faire voler l'aéronef vers un point qui pourrait être derrière lui. Aussi, on introduit la position cible XTGT comme point de référence pour se donner une marge supplémentaire. Le dispositif 1 calcule et utilise cette position cible XTGT.

25 Cette position cible est calculée comme suit : elle est initialement égale à la valeur du point cible X1 donné, qui est ensuite corrigée, en temps réel, de manière à ce que XTGT ne soit, ni inférieure à XAC + X min , ni supérieure à X2. Pour ce faire, l'unité de calcul 7 comprend un élément de calcul 30 24 pour calculer la coordonnée longitudinale XTGT de la position cible comme suit : - cette coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale initialement à la coordonnée longitudinale X1 du point cible, et ceci tant 3025618 16 que la coordonnée longitudinale X1 du point cible reste supérieure à la somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante de l'aéronef AC et de la distance minimale Xmin prédéterminée. Ceci est le cas pour la coordonnée longitudinale XACA d'une première position P4 de 5 l'aéronef AC, comme représenté sur la figure 7. XTGT est alors égal à X1 (représenté sur X1A sur la figure 7) ; - puis, la coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale à la somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante de l'aéronef AC et de la distance minimale X min. Ceci est le cas, sur la 10 figure 7, pour la coordonnée longitudinale XACB d'une deuxième position P5 de l'aéronef AC. XTGT est alors égal à X1B ; - la coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale à la somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante de l'aéronef AC et de la distance minimale Xmin, tant que cette coordonnée 15 longitudinale XTGT reste inférieure à une coordonnée longitudinale maximale X2 prédéterminée. Pour la coordonnée longitudinale XACC d'une troisième position P6 de l'aéronef AC (sur la figure 7), la coordonnée X1C (X1C = XACC + X min) obtenue alors, est supérieure à X2 de sorte que cette coordonnée X1C ne peut pas être utilisée pour 20 XTGT et la coordonnée longitudinale XTGT ne peut plus être calculée (et la fonction de protection ne peut donc être désactivée). Par ailleurs, l'unité de calcul 7 comprend également un élément de calcul 25 qui calcule l'écart de cap Ax1 entre la piste d'atterrissage 10 (QFU) et la droite passant par la position courante PC de l'aéronef AC et 25 la position cible, à l'aide des expressions suivantes : AI = arctg(YAC I(XTGT - XAC)) si (XTGT - XAC))0 ; 41=180+arrtg(YACI(XTGT- XAC)) si (XTGT - XAC)(0 et YAC)0 ; Ax 1 = -180 + arctg(YAC I(XTGT - XAC)) si (XTGT - XAC)(0 et YAC(0 , dans lesquelles : 30 - arctg est l'arc tangente ; et 3025618 17 - YAC illustre une coordonnée latérale de la position courante de l'aéronef AC dans le plan horizontal, selon l'axe SOY de la figure 2. En outre, dans un mode de réalisation préféré, l'unité de vérification 9 vérifie également si la seconde condition de désactivation suivante est 5 remplie : XAC(X2 dans laquelle X2 représente la valeur maximale de la position cible. De plus, l'élément d'activation 5 est configuré pour désactiver la fonction de protection dès que l'unité de vérification 9 conclut que 10 lesdites première et seconde conditions de désactivation précitées sont simultanément remplies. Dans ce mode de réalisation préféré, l'élément 5 désactive donc la fonction de protection (par exemple de type GCoP) apte à être mise en oeuvre par l'unité principale 2, si XAC + D4.sign(cos(Ax)))XTGT et si 15 XAC(X2 . Plus globalement, le dispositif 1 prévoit donc : - d'acquérir la position courante PC de l'aéronef AC et l'écart de cap courant Ax ; - de calculer la localisation du point cible ; 20 - de calculer l'écart de cap 42,1 entre la piste d'atterrissage 10 (QFU) et la droite passant par la position courante PC de l'aéronef AC et la position cible ; - de calculer les distances {)l, D2, et D3, puis la distance D4 ; et - de vérifier si la ou les conditions de désactivation sont remplies.

25 Le fonctionnement du dispositif 1 tel que décrit ci-dessus est le suivant. La fonction de protection est activée sur l'aéronef AC. Elle sera donc engagée et mise en oeuvre de façon usuelle par l'unité principale 2 du dispositif 1 dès que les conditions d'engagement seront remplies.

30 De plus, l'aéronef AC est considéré en vol de descente en vue d'un atterrissage sur une piste d'atterrissage 10 d'un aéroport (figure 2).

3025618 18 Lors de cette descente, les unités 6, 7 et 9 réalisent en temps réel les opérations précitées et vérifient si les conditions de désactivation de la fonction de protection sont remplies. Dès que ces conditions de désactivation sont remplies, la fonction 5 de protection est désactivée par l'élément 5 de sorte que la protection n'est pas mise en oeuvre si les conditions d'engagement sont remplies ultérieurement (notamment si l'aéronef AC vole sous la hauteur ZO). Dans ce cas, le dispositif 1 n'empêche pas l'atterrissage de l'aéronef AC. L'atterrissage peut ainsi être réalisé de façon usuelle, sur la piste 10 d'atterrissage 10. En revanche, si les conditions de désactivation ne sont pas remplies, c'est-à-dire si l'aéronef AC n'est pas en situation d'atterrir de façon sûre, la fonction de protection reste activée, et elle empêchera l'aéronef de voler sous la hauteur ZO dès que ce dernier atteindra cette 15 hauteur ZO. Dans ce cas, la fonction de protection mise en oeuvre par le dispositif 1 empêche donc l'atterrissage. Les unités 6, 7 et 9 notamment (du dispositif 1) permettent donc de vérifier si l'aéronef AC est en mesure d'atterrir en sécurité sur une piste d'atterrissage 10. Cette vérification est simple et utilise des 20 paramètres qui sont liés directement à la manoeuvrabilité de l'aéronef AC et à des caractéristiques de la piste d'atterrissage 10. Elle est ainsi facilement adaptable à toute piste d'atterrissage.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le sol, ledit procédé comprenant au moins une étape principale consistant à mettre en oeuvre sur l'aéronef (AC) au moins une fonction de protection, ladite fonction de protection empêchant l'aéronef (AC) de voler sous une hauteur ( ZO) donnée par rapport au sol, ladite fonction de protection étant apte à être activée et désactivée, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, une suite d'étapes mises en oeuvre de façon automatique et répétitive, lors d'un atterrissage sur une piste d'atterrissage (10), au moins lorsque la fonction de protection est activée, et consistant successivement : a) à déterminer une pluralité de données comprenant les valeurs courantes de paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC), à savoir au moins la position courante (PC) de l'aéronef (AC) et un écart de cap courant de l'aéronef (AC) par rapport à la piste d'atterrissage (10), ainsi qu'au moins un point cible ; b) à calculer, à partir de certaines de ces données, une distance longitudinale courante, cette distance longitudinale courante étant définie dans le plan horizontal et étant nécessaire et suffisante pour amener l'aéronef (AC) dans une position permettant une désactivation de la fonction de protection ; et c) à vérifier si au moins la première condition suivante est remplie : XAC + D4.sign(cos(3,;()))XTGT dans laquelle : - XAC illustre une coordonnée longitudinale de la position courante de l'aéronef (AC), cette coordonnée longitudinale présentant une valeur négative et étant définie le long de l'axe longitudinal (L) de la piste d'atterrissage (10) dans le plan horizontal, par rapport à un point de référence ; - sign représente le signe ; - D4 est la distance longitudinale courante, calculée à l'étape b) ; 3025618 20 - Ax est l'écart de cap courant de l'aéronef (AC) par rapport à la piste d'atterrissage (10) ; et - X7'GT est une coordonnée longitudinale d'une position cible dépendant dudit point cible, 5 ledit procédé comprenant une étape supplémentaire consistant à désactiver la fonction de protection si au moins ladite première condition est remplie.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape c) consiste à vérifier également si la seconde 10 condition suivante est remplie : XAC(X2 dans laquelle X2 représente une valeur maximale d'un point cible, la fonction de protection étant désactivée dès que lesdites première et seconde conditions sont simultanément remplies. 15
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape b) comprend des sous-étapes consistant : b1) à calculer une première distance Dl définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal (L) de la piste d'atterrissage (1(3) et représentant une distance minimale pour laquelle la fonction de protection doit être 20 désactivée pour un vol aligné ; b2) à calculer une deuxième distance D2 définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal (L) de la piste d'atterrissage (10) et représentant une distance nécessaire à l'aéronef (AC) pour diriger sa trajectoire de vol vers le point cible, à partir de sa position courante (PC) et de l'écart de 25 cap courant ; b3) à calculer une troisième distance D3 définie dans le plan horizontal le long de l'axe longitudinal (L) de la piste d'atterrissage (10) et représentant une distance nécessaire à l'aéronef (AC) pour s'aligner dans l'axe (L) de la piste d'atterrissage (10) à une marge près ; et 30 b4) à calculer la distance longitudinale courante D4 à partir de ces première, deuxième et troisième distances, à l'aide de l'expression suivante, dans laquelle max représente la valeur maximale : D4 - max[0; Dl - (D2 + D3)1 . 3025618 21
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sous-étape bl ) consiste à calculer la première distance Dl à l'aide de l'expression suivante : Dl = (kl.ZO-k2).k3 5 dans laquelle : - kl est une marge prédéterminée ; - k2 et k3 sont des paramètres prédéterminés ; et - ZO est une hauteur la plus basse à laquelle l'aéronef (AC) peut voler si la fonction de protection est engagée. 10
5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la sous-étape b2) consiste à calculer la deuxième distance D2 à l'aide de l'expression suivante : D2 = V2 /(g.tg(90)).sin(Ax) - sin(Al) dans laquelle : 15 - V est la vitesse de l'aéronef (AC) ; - g est l'accélération de la pesanteur ; - tg est la tangente et sin le sinus ; - ço0 est un angle maximal d'inclinaison latérale de l'aéronef (AC) ; - Ax est l'écart de cap courant de l'aéronef (AC) par rapport à la piste 20 d'atterrissage (10) ; et - Al est un écart de cap entre la piste d'atterrissage (10) et une droite passant par la position courante de l'aéronef (AC) et la position cible.
6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la sous-étape b3) consiste à calculer la troisième 25 distance D3 à l'aide de l'expression suivante : D3 = maxi(); V2 l(g.tg(0)).(sin(Ail)-sin(Ai0))] dans laquelle : - V est la vitesse de l'aéronef (AC) ; - g est l'accélération de la pesanteur ; 30 - tg est la tangente et sin le sinus ; -q'0 est un angle maximal d'inclinaison latérale de l'aéronef (AC) ; 3025618 22 - Az1 est un écart de cap entre la piste d'atterrissage (10) et une droite passant par la position courante de l'aéronef (AC) et la position cible ; et - 3,;(0 est un écart de cap maximal par rapport à la piste d'atterrissage (10) pour pouvoir réaliser un atterrissage sûr. 5
7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'écart de cap A.x1 entre la piste d'atterrissage (10) et la droite passant par la position courante de l'aéronef (AC) et la position cible, est calculé à l'aide des expressions suivantes : 3.2,1 = arctg(YAC I(XIGT - XAC)) si (XTGT - XAC))0 ; 10 A2,1 = 180 +arctg(YACI(XTGT- XAC)) si (XTGT - XAC)(0 et YAC)0 ; Az1= -180+ arctg(YAC I(XTGT - XAC)) si (XTGT XAC)K0 et YAC(0 , dans lesquelles : - arctg est l'arc tangente ; et - YAC illustre une coordonnée latérale de la position courante (PC) de 15 l'aéronef (AC) dans le plan horizontal.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant à calculer la coordonnée longitudinale XTGT de la position cible de sorte 20 que : - cette coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale initialement à la coordonnée longitudinale X1 du point cible, et ceci tant que la coordonnée longitudinale X1 du point cible reste supérieure à la somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante (PC) 25 de l'aéronef (AC) et d'une distance minimale Xmin prédéterminée ; - puis, la coordonnée longitudinale XTGT de la position cible est égale à la somme de la coordonnée longitudinale XAC de la position courante de l'aéronef (AC) et de la distance minimale Xmin, et ceci tant que cette coordonnée longitudinale XTGT reste inférieure à une coordonnée 30 longitudinale maximale X2 prédéterminée.
9. Dispositif de protection automatique d'un aéronef contre un risque de collision avec le sol, ledit dispositif (1) comprenant au moins une 3025618 23 unité principale (2) configurée pour mettre en oeuvre sur l'aéronef (AC) au moins une fonction de protection qui empêche l'aéronef (AC) de voler sous une hauteur donnée par rapport au sol, ladite unité principale (2) comprenant un élément d'activation/désactivation (5) apte à activer et 5 désactiver ladite fonction de protection, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus : - une unité (6) de génération de données configurée pour déterminer les valeurs courantes de paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC), à savoir au moins la position courante (PC) de l'aéronef (AC) et un écart de cap 10 courant de l'aéronef (AC) par rapport à une piste d'atterrissage (10) ; - une unité de calcul (7) configurée pour calculer, lors d'un atterrissage sur la piste d'atterrissage (10), à partir de données comprenant lesdites valeurs courantes ainsi qu'au moins un point cible, une distance longitudinale courante définie dans le plan horizontal et nécessaire pour 15 amener l'aéronef (AC) dans une position permettant une désactivation de la fonction de protection ; et - une unité de vérification (9) configurée pour vérifier si au moins la première condition suivante est remplie : XAC + D4.sign(cos(Ax)))XTGT 20 dans laquelle : - XAC illustre une coordonnée longitudinale de la position courante (PC) de l'aéronef (AC), cette coordonnée longitudinale présentant une valeur négative et étant définie le long de l'axe longitudinal (L) de la piste d'atterrissage (10) dans le plan horizontal, par rapport à 25 un point de référence ; - sign représente le signe ; - D4 est la distance longitudinale courante ; - Az est l'écart de cap courant par rapport à la piste d'atterrissage (10) ; et 30 - XTGT est une coordonnée longitudinale d'une position cible dépendant dudit point cible, 3025618 24 l'élément d'activation/désactivation (5) étant configuré pour désactiver ladite fonction de protection si l'unité de vérification (9) conclut qu'au moins ladite première condition est remplie.
10. Aéronef, 5 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous la revendication 9.