FR3038709A1 - Ensemble de gestion de vol d'un aeronef et procede de surveillance d'un tel ensemble. - Google Patents
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Abstract
- Ensemble de gestion de vol d'un aéronef et procédé de surveillance d'un tel ensemble. - L'ensemble de gestion de vol (1) comprend deux chaînes de guidage (2A, 2B) pourvues, chacune, d'un système de gestion de vol (3A, 3B), lesdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) étant indépendants, chacun desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) réalisant au moins un calcul de consignes de roulis pour l'aéronef, ledit ensemble de gestion de vol (1) comprenant également une unité de génération de données (5A, 5B), faisant partie de préférence d'un calculateur de guidage (6A, 6B), pour calculer une consigne de roulis et une unité de surveillance (4A, 4B) pour réaliser une surveillance (4A, 4B) des consignes de roulis calculées par les deux systèmes de gestion de vol (3A, 3B) et par l'unité de génération de données (5A, 5B) de manière à pouvoir détecter et identifier un système de gestion de vol défectueux.
Description
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un ensemble de gestion de vol d’un aéronef, en particulier d’un avion de transport, et un procédé de surveillance d’un tel ensemble de gestion de vol.
Bien que non exclusivement, la présente invention s’applique plus particulièrement à un aéronef mettant en œuvre des opérations à performances de navigation requises avec autorisation requise, de type RNP AR (« Required Navigation Performance with Authorization Required », en anglais). Ces opérations RNP AR sont basées sur une navigation de surface de type RNAV (« aRea NAVigation », en anglais) et sur des opérations à performances de navigation requises de type RNP (« Required Navigation Performance », en anglais). Elles présentent la particularité de nécessiter une autorisation spéciale pour pouvoir être mises en œuvre sur un aéronef.
On sait que le concept RNP correspond à une navigation de surface, pour laquelle sont ajoutés (à bord de l’aéronef) des moyens de surveillance et d’alerte qui permettent d’assurer que l’aéronef reste dans un couloir, dit RNP, autour d’une trajectoire de référence. À l'extérieur de ce couloir se trouve potentiellement du relief ou d'autres aéronefs. La performance requise pour un type d’opération RNP est définie par une valeur RNP qui représente la demi-largeur (en milles nautiques : NM) du couloir autour de la trajectoire de référence, dans lequel l’aéronef doit rester 95 % du temps au cours de l’opération. Un second couloir (autour de la trajectoire de référence) de demi-largeur deux fois la valeur RNP est également défini. La probabilité que l’aéronef sorte de ce second couloir doit être inférieure à 10'7 par heure de vol.
Le concept d’opérations RNP AR est plus contraignant encore. Les procédures RNP AR sont, en effet caractérisées par : - des valeurs RNP : • qui sont inférieures ou égales à 0,3NM en approche, et qui peuvent descendre jusqu’à 0,1 NM ; et • qui sont strictement inférieures à 1NM au départ et lors d’une remise des gaz, et qui peuvent également descendre jusqu’à 0,1 NM ; - un segment d’approche finale qui peut être courbe ; et - des obstacles (montagnes, trafic, ...) qui peuvent être situés à deux fois la valeur RNP par rapport à la trajectoire de référence, alors que pour les opérations RNP usuelles, une marge supplémentaire par rapport aux obstacles est prévue.
Les autorités aériennes ont défini, pour les opérations RNP AR, un niveau de sécurité visé TLS (« Target Level of Safety », en anglais) tel que la probabilité que l’aéronef sorte du couloir de demi-largeur D=2.RNP ne doit pas excéder 10'7 par heure de vol.
La présente invention s’applique à un ensemble de gestion de vol comprenant deux chaînes de guidage pourvues, chacune, d’un système de gestion de vol, de type FMS (« Flight Management System », en anglais) pour la mise en œuvre d’opérations RNP AR.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Les équipements embarqués à bord d’un aéronef et notamment l’ensemble de gestion de vol doivent permettre d’atteindre le niveau de sécurité visé, si l’aéronef doit mettre en œuvre des opérations à performances de navigation requises avec autorisation requise de type RNP AR. L’objectif est d’avoir la capacité de voler les procédures RNP AR avec des valeurs RNP jusqu’à 0,1 NM, et ceci sans restriction (en situation normale et en cas de panne) en départ, approche et remise de gaz.
Or, pour qu’un aéronef ait l’autorisation de mettre en œuvre de telles procédures RNP AR, il est nécessaire notamment de pouvoir éliminer de la boucle de guidage une source erronée de calcul d’ordres (ou consignes) de guidage, afin de contrer ses éventuels effets sur la trajectoire de l’aéronef.
Pour pouvoir mettre en œuvre une opération de type RNP 0,1, l’ensemble de gestion de vol doit permettre de respecter une sévérité de type « hazardous » (dangereux) en cas de perte ou d’erreur des consignes de guidage. De plus, il faut que, en cas de détection d’un calcul erroné, l’aéronef puisse continuer à être guidé en mode automatique pour être maintenu dans le couloir RNP.
Avec un ensemble de gestion de vol à deux systèmes de gestion de vol, en cas de désaccord entre les deux systèmes de gestion de vol, l’ensemble n’est pas capable d’identifier celui qui est défectueux, et l’aéronef ne peut donc plus être guidé en mode automatique. Un tel aéronef n’est donc pas autorisé à mettre en œuvre de telles opérations RNP AR.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient.
Elle concerne un ensemble de gestion de vol d’un aéronef, permettant de mettre en œuvre des opérations RNP AR telles que précitées, ledit ensemble de gestion de vol comprenant deux chaînes de guidage pourvues, chacune, d’un système de gestion de vol, lesdits systèmes de gestion de vol étant indépendants et hébergés dans des équipements différents, chacun desdits systèmes de gestion de vol étant configuré pour réaliser au moins, en temps réel, un calcul de consignes de guidage pour l’aéronef, les consignes de guidage comprenant au mois une consigne de roulis, ledit ensemble de gestion de vol comprenant également au moins une unité de surveillance configurée pour réaliser des surveillances de données générées par les systèmes de gestion de vol de manière à pouvoir détecter une incohérence.
Selon l'invention : - l’ensemble de gestion de vol comporte au moins une unité de génération de données, différente desdits systèmes de gestion de vol, ladite unité de génération de données étant configurée pour calculer, en temps réel, une consigne de roulis ; et - l’unité de surveillance est configurée pour, au moins en cas de détection d’une incohérence de données des systèmes de gestion de vol, réaliser une comparaison des consignes de roulis calculées par les deux systèmes de gestion de vol avec la consigne de roulis déterminée par l’unité de génération de données de manière à pouvoir détecter et identifier, le cas échéant, un système de gestion de vol défectueux parmi lesdits deux systèmes de gestion de vol.
Ainsi, grâce à la prise en compte d’une consigne de roulis calculée par l’unité de génération de données, différente desdits systèmes de gestion de vol, et précisée ci-après, l’unité de surveillance est apte à identifier un système de gestion de vol défectueux afin de permettre de guider l’aéronef à l’aide d’un système de gestion de vol non défectueux, ce qui, comme précisé ci-dessous, permet à l’aéronef d’avoir la capacité de voler des opérations de type RNP, et de remédier à l’inconvénient précité.
De préférence, ladite unité de génération de données fait partie d’un calculateur de guidage de l’aéronef.
Dans un mode de réalisation préféré, ladite unité de surveillance est configurée : - pour calculer une première différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits premier systèmes de gestion de vol et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données et pour comparer cette première différence à la première marge prédéterminée ; - pour calculer une deuxième différence entre la consigne de roulis calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données et pour comparer cette deuxième différence à la première marge ; et - si uniquement l’une desdites première et deuxième différences est supérieure à ladite première marge, pour déterminer la consigne de roulis correspondante comme incohérente et pour détecter et identifier, comme défectueux, le système de gestion de vol ayant calculé cette consigne de roulis incohérente.
En outre, de façon avantageuse : - l’unité de génération de données est configurée pour calculer la consigne de roulis, à l’aide d’une loi usuelle de suivi de route de type « Track » ; et - les systèmes de gestion de vol sont configurés pour calculer les consignes de guidage comprenant au moins une consigne de roulis, à l’aide d’une loi usuelle de suivi de trajectoire horizontale de type « Hpath ».
Avantageusement, pour calculer en temps réel la consigne de roulis, l’unité de génération de données est configurée pour, successivement : - identifier, en fonction d’une position courante de l’aéronef, un tronçon dit actif du plan vol, vers lequel l’aéronef doit être guidé ; - en fonction de la position de l’aéronef par rapport audit tronçon actif, d’une direction de vecteur vitesse de l’aéronef et d’une direction du tronçon actif, déterminer une succession de routes à suivre pour capturer le tronçon actif ; et - à partir de la route déterminée pour l’instant courant, calculer la consigne de roulis correspondante.
Par ailleurs, avantageusement, le guidage de l’aéronef est réalisé selon des données fournies par l’une des deux chaînes de guidage, dite chaîne de guidage active, et l’ensemble de gestion de vol comprend des moyens de commutation configurés pour, en cas de détection par l’unité de surveillance d’un système de gestion de vol défectueux et si la chaîne de guidage active est celle comprenant ce système de gestion de vol défectueux, générer une commutation consistant à rendre active l’autre desdites deux chaînes de guidage.
En outre, dans un mode de réalisation particulier, l’ensemble de gestion de vol comprend deux unités de surveillance configurées pour réaliser les mêmes surveillances.
La présente invention concerne également un procédé de surveillance d’un ensemble de gestion de vol tel que décrit ci-dessus, c’est-à-dire comprenant deux chaînes de guidage pourvues, chacune, d’un système de gestion de vol, lesdits systèmes de gestion de vol étant indépendants et hébergés dans des équipements différents, chacun desdits systèmes de gestion de vol étant configuré pour réaliser au moins un calcul de consignes de guidage pour l’aéronef, les consignes de guidage comprenant au mois une consigne de roulis, ledit procédé de surveillance comprenant une étape de surveillance consistant à réaliser des surveillances de données générées par les systèmes de gestion de vol de manière à pouvoir détecter une incohérence.
Selon l'invention : - ledit procédé de surveillance comprend une étape de génération de données consistant à calculer, en temps réel, une consigne de roulis, à l’aide d’au moins une unité de génération de données, différente desdits systèmes de gestion de vol ; et - l’étape de surveillance consiste à réaliser, au moins en cas de détection d’une incohérence de données des systèmes de gestion de vol, une comparaison des consignes de roulis calculées par les deux systèmes de gestion de vol et de la consigne de roulis déterminée à l’étape de génération de données de manière à pouvoir détecter et identifier, le cas échéant, un système de gestion de vol défectueux parmi lesdits deux systèmes de gestion de vol.
Avantageusement, l’étape de surveillance consiste : - à calculer une première différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits systèmes de gestion de vol et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données et à comparer cette première différence à une première marge prédéterminée ; - à calculer une deuxième différence entre la consigne de roulis calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données et à comparer cette deuxième différence à la première marge ; et - si uniquement l’une desdites première et deuxième différences est supérieure à ladite première marge, à déterminer la consigne de roulis correspondante comme incohérente, et à détecter et identifier, comme défectueux, le système de gestion de vol ayant calculé cette consigne de guidage incohérente.
La présente invention concerne également un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est pourvu d’un ensemble de gestion de vol tel que celui spécifié ci-dessus.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
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 mode de réalisation particulier d’un ensemble de gestion de vol d’un aéronef.
Les figures 2 à 4 sont des schémas montrant un aéronef volant suivant une trajectoire de vol, dans le but de capturer un tronçon de trajectoire, respectivement pour différents types de guidage, permettant de mettre en évidence des caractéristiques importantes de l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 montre schématiquement un ensemble de gestion de vol 1 d’un aéronef, en particulier d’un avion de transport, qui permet d'illustrer l’invention.
Cet ensemble de gestion de vol 1 qui est embarqué sur l’aéronef, comprend deux chaînes de guidage 2A et 2B pourvues, chacune, d’un système de gestion de vol 3A et 3B de type FMS (« Flight Management System », en anglais). Les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B sont indépendants et sont hébergés dans des équipements (« hardware », en anglais) différents.
Chacun desdits systèmes de gestion de vol 3A et 3B est configuré pour réaliser des calculs précisés ci-dessous, et notamment un calcul de consignes de guidage pour l’aéronef, ces consignes de guidage comprenant une consigne de roulis.
Le guidage de l’aéronef est réalisé selon des données (et notamment des consignes de guidage) fournies par l’une seulement desdites deux chaînes de guidage 2A et 2B, dite chaîne de guidage active.
Ledit ensemble de gestion de vol 1 comprend également au moins une unité de surveillance 4A, 4B configurée pour réaliser des surveillances de données générées par les systèmes de gestion de vol 3A et 3B de manière à pouvoir détecter une incohérence. L’unité de surveillance 4A, 4B est hébergée dans un équipement (« hardware » en anglais) différent des équipements hébergeant les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B.
Selon l’invention, l’unité de surveillance 4A, 4B est configurée pour réaliser une surveillance des consignes (ou ordres) de guidage calculées par les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B de manière à pouvoir détecter et identifier, le cas échéant, un système de gestion de vol défectueux, parmi les systèmes de gestion de vol 3A et 3B, comme précisé ci-dessous.
On entend par système de gestion de vol défectueux, un système de gestion de vol qui calcule et émet au moins une consigne de guidage qui est erronée (ou incorrecte).
Plus précisément, selon l'invention : - l’ensemble de gestion de vol 1 comporte au moins une unité de génération de données 5A, 5B, différente desdits systèmes de gestion de vol 3A et 3B, ladite unité de génération de données 5A, 5B étant configurée pour calculer, en temps réel, une consigne de roulis ; et - l’unité de surveillance 4A, 4B est configurée pour réaliser une comparaison des consignes de roulis calculées par les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B avec la consigne de roulis déterminée par l’unité de génération de données 5A, 5B de manière à pouvoir détecter et identifier, le cas échéant, un système de gestion de vol défectueux parmi lesdits deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B.
Dans un mode de réalisation préféré, l’unité de génération de données 5A, 5B correspond à un calculateur de guidage de l’aéronef, ou comme représenté sur la figure 1, fait partie d’un calculateur de guidage 6A, 6B de l’aéronef. Dans une variante de réalisation (non représentée), l’unité de génération de données 5A, 5B peut également être installée dans un équipement autre que le calculateur de guidage 6A, 6B.
Ainsi, grâce à la prise en compte d’une consigne de roulis calculée par l’unité de génération de données 5A, 5B, différente desdits systèmes de gestion de vol 3A et 3B et précisée ci-après, l’unité de surveillance 4A, 4B est apte à identifier un système de gestion de vol défectueux. L’unité de surveillance 4A, 4B est ainsi apte à isoler un système de gestion de vol défectueux afin de permettre à l’équipage de réaliser une opération RNP.
Pour pouvoir identifier le cas échéant lequel des deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B est erroné, l’unité de surveillance 4A, 4B surveille les ordres de roulis reçus des systèmes de gestion de vol 3A et 3B et de l’unité de génération de données 5A, 5B et réalise des comparaisons.
Dans le cadre de la présente invention, différentes comparaisons peuvent être envisagées.
Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de surveillance 4A, 4B est configurée pour détecter une incohérence entre les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B : - en calculant la différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits systèmes de gestion de vol et la consigne correspondante calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol ; - en comparant cette différence à une marge de comparaison prédéterminée ; et - en considérant les données comme incohérentes, si cette différence est supérieure à ladite marge de comparaison.
De plus, dans un mode de réalisation préféré, l’unité de surveillance 4A, 4B est configurée : - pour calculer une première différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits systèmes de gestion de vol 3A et 3B et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données 5A, 5B et pour comparer cette première différence à une marge prédéterminée (égale ou différente de la marge de comparaison précitée) ; - pour calculer une deuxième différence entre la consigne de roulis calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol 3A et 3B et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données 5A, 5B et pour comparer cette deuxième différence à la marge précité ; et - si l’une desdites première et deuxième différences (et uniquement l’une d’elles) est supérieure à ladite marge, pour déterminer la consigne de roulis correspondante comme incohérente et pour détecter et identifier, comme défectueux, le système de gestion de vol ayant calculé cette consigne de guidage incohérente.
Comme précisé ci-après à un exemple particulier, pour calculer en temps réel la consigne de roulis, l’unité de génération de données 5A, 5B est configurée pour, successivement : - identifier, en fonction d’une position courante de l’aéronef, un tronçon dit actif du plan vol, vers lequel l’aéronef doit être guidé ; - en fonction de la position de l’aéronef par rapport audit tronçon actif, d’une direction de vecteur vitesse de l’aéronef et d’une direction du tronçon actif, déterminer une succession de routes à suivre pour capturer le tronçon actif ; et - à partir de la route déterminée pour l’instant courant, calculer la consigne de roulis correspondante.
Les systèmes de gestion de vol 3A et 3B sont configurés pour calculer, de façon usuelle, les consignes de roulis, à l’aide d’une loi usuelle de type « Hpath » (« suivi de trajectoire horizontale »).
De façon usuelle, la loi « Hpath » utilise une valeur d’erreur de route CT (« cross track » en anglais) et une valeur d’écart angulaire de route TAE (« track angle error » en anglais) calculées à partir de la position Pc de l’aéronef AC et de la trajectoire à suivre, comme représenté sur la figure 2.
Plus précisément : - l’erreur de route CT (« cross track ») est la distance entre le centre de gravité de l’aéronef AC et la trajectoire ou le tronçon Lr suivi (qui est défini entre deux points de passage P1 et P2) ; - l’écart angulaire de route TAE (« track angle error ») est l’angle entre la direction du segment de trajectoire ou du tronçon (par rapport au Nord) et celle du vecteur vitesse de l’aéronef AC ; - les tronçons (« legs » en anglais) sont les morceaux élémentaires du plan de vol (comprenant des points de passage à rejoindre et la manière de rejoindre ces points de passage) ; et - les segments sont des morceaux ou parties de trajectoires (bouts de droites, arcs de cercle).
En outre, un tronçon (« leg ») de type TF est un tronçon tel que le tronçon Lr de la figure 2 qui relie deux points P1 et P2 du plan de vol en ligne droite. Il est défini par sa direction, sa longueur et les coordonnées du point P2 final. Il est fixe (par rapport au sol), contrairement à d’autres types de tronçons (« legs ») dits flottants, qui sont définis par une direction mais pas le point final, par exemple un axe à intercepter.
De façon usuelle, sur un aéronef, la loi « Hpath » est utilisée via un mode de guidage usuel de type NAV (à savoir un suivi de la trajectoire calculée par le système de gestion de vol 3A, 3B sur la base du plan de vol entré par l’équipage).
Par ailleurs, l’unité de génération de données 5A, 5B fait donc partie d’un calculateur de guidage 6A, 6B, et elle est configurée pour calculer la consigne de roulis, à l’aide d’une loi usuelle de type « Track » (« suivi de route »).
La loi « Track » est utilisée manuellement par l’équipage (mode de guidage sélecté) en entrant la valeur de la route souhaitée, à l’aide d’une unité d’entrée de données usuelle, de type FCU (« Flight Control Unit », en anglais).
Les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B utilisent une loi « Hpath » quand le mode de guidage sélectionné par l’équipage est NAV (suivi automatique de la trajectoire).
La loi « Track » est ainsi l’un des modes du calculateur de guidage 6A, 6B que l’équipage peut sélectionner en dehors du mode NAV (en sélecté), indépendamment de la trajectoire générée par les systèmes de gestion de vol 3A et 3B.
La loi «Track» permet d’asservir la direction du vecteur vitesse de l’aéronef sur une direction souhaitée (par rapport au Nord). A titre d’illustration, si on veut faire voler l’aéronef vers l’Est par exemple, on peut utiliser la loi « Track » en lui demandant d’asservir la direction du vecteur vitesse de l’aéronef sur le cap de 90°.
La loi « Track » qui définit une consigne de roulis proportionnelle à l’écart de route, c’est-à-dire à la différence entre la route courante de l’aéronef (trajectoire Te sur la figure 3) et la route visée (tronçon Li), est simple, et elle est indépendante des lois de type « HPATH » utilisées par les systèmes de gestion de vol.
Cette loi « Track » est en général déjà disponible sur l’aéronef, et elle a alors uniquement pour objet d’asservir l’axe du vecteur vitesse de l’aéronef AC sur la route visée, comme illustré par une cible de route Ti sur la figure 3. Ainsi, en fonction de l’état initial de l’aéronef, la trajectoire sol varie, ce qui ne permet pas de suivre des tronçons fixes qui sont des tronçons de trajectoire courants dans un plan de vol. L’aéronef peut alors se retrouver sur une trajectoire Te parallèle au tronçon Li sans converger vers lui.
Pour capturer un tronçon Lr, comme représenté sur la figure 4, l’ensemble de gestion de vol 1 calcule une succession de routes T1, T2 à suivre permettant de capturer ce tronçon Lr. Ces routes T1 et T2 sont envoyées au calculateur de guidage 6A, 6B en lui demandant de les suivre avec la loi « Track ».
Avant un point P3, la route suivie est T1, et après le point P3, la route suivie est Τ2+ε . ε dépend de l’erreur de route CT (« cross track »). ε est un petit incrément d’angle pour assurer que l’aéronef AC converge bien vers le tronçon Lr. La loi «Track» ne prend en compte que la direction du vecteur vitesse de l’aéronef. Pour éviter que l’aéronef suive T2 parallèlement au tronçon, on calcule une consigne légèrement différente pour le faire converger s’il n’est pas rigoureusement sur le tronçon. Une fonction dite « calcul et séquencement des consignes de Track» qui fait par exemple partie de l’unité de génération de données 5A, 5B, calcule ces informations en fonction de la position de l’aéronef AC, de la direction du vecteur vitesse de l’aéronef AC, et de la direction du tronçon Lr à capturer.
On considère une distance d qui correspond à la distance à laquelle la fonction commande le passage de la première consigne (route T1) à la seconde consigne (route T2). Cette distance d est fonction de la vitesse de l’aéronef et de la différence entre les valeurs de T1 et T2.
Des algorithmes, qui font par exemple partie de l’unité de génération de données 5A, 5B, calculent les valeurs des routes T1 et T2 en fonction de paramètres de l’aéronef AC, et les communiquent au calculateur de guidage 6A, 6B au bon moment, pour que la loi « Track» du calculateur de guidage 6A, 6B calcule les consignes de roulis qui permettraient d’amener l’aéronef sur le tronçon Lr.
Les algorithmes utilisés à cet effet dépendent du type de tronçon (« leg ») considéré : - pour un tronçon TF, la distance d est égale à la somme du rayon de virage à angle de roulis nominal (égal au changement de cap limité à 25° pour raison de confort passager) et de la distance parcourue à la vitesse de l’aéronef pendant le temps de mise en roulis le tout projeté sur la normale à la direction du tronçon ; - pour les autres types de tronçon, les algorithmes génèrent un profil de consignes de route en fonction du temps et de l’état de l’aéronef qui approximent au mieux le comportement de l’aéronef s’il était guidé via la loi « Hpath ».
Dans un mode de réalisation particulier, la mise en œuvre est la suivante pour cet exemple : - les deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B extraient la procédure RNP-AR de la base de données et l’insèrent dans le plan de vol. Chacun desdits systèmes de gestion de vol 3A et 3B calcule un code d’un contrôle par redondance cyclique de type CRC (« Cyclic Redundancy Check » en anglais) sur ce plan de vol, et le système de gestion de vol dit « maître » (de la chaîne active) envoie le plan de vol et le code CRC à l’unité de surveillance 4A, 4B, tandis que le second système de gestion de vol n’envoie que le code CRC du plan de vol qu’il a calculé. Les deux codes CRC sont comparés par l’unité de surveillance 4A, 4B qui valide le plan de vol reçu du système de gestion de vol maître, si les deux CRC sont identiques ; - l’unité de surveillance 4A, 4B (ou l’unité de génération de données 5A, 5B) séquence les tronçons (« legs ») du plan de vol en fonction de la position de l’aéronef, ce qui consiste à identifier dans la séquence de tronçons du plan de vol celui sur lequel l’aéronef doit être guidé ; - en fonction de la position de l’aéronef par rapport au tronçon actif, de la direction du vecteur vitesse de l’aéronef et de celle du tronçon actif, la fonction « calcul et séquencement de consignes de Track» détermine la succession des routes à suivre pour capturer le tronçon, comme représenté sur la figure 4.
Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur la figure 1, l’ensemble de gestion de vol 1 comprend deux unités de surveillance 4A et 4B qui sont configurées pour réaliser les mêmes surveillances. Ceci permet en cas de panne de l’une de ces unités de surveillance 4A et 4B en opération RNP, de pouvoir quand même détecter, le cas échéant, un système de gestion de vol 3A ou 3B défectueux, et donc d’assurer l’intégrité requise pour ce type d’opération RNP.
Par ailleurs, l’ensemble de gestion de vol 1 comprend des moyens de commutation configurés pour, en cas de détection par l’unité de surveillance 4A, 4B d’un système de gestion de vol défectueux (par exemple le système de gestion de vol 3A) et si la chaîne de guidage active est celle comprenant ce système de gestion de vol défectueux (la chaîne de guidage 2A dans cet exemple), générer une commutation consistant à rendre active l’autre desdites deux chaînes de guidage 2A et 2B (à savoir la chaîne de guidage 2B dans cet exemple).
Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de commutation comprennent un bouton (non représenté) qui est installé dans le poste de pilotage et qui permet à un membre d’équipage de commander manuellement la commutation. En outre, dans une variante de réalisation, les moyens de commande comprennent au moins une unité de commande 8A, 8B qui est installée dans un calculateur de guidage 6A, 6B et qui réalise la commutation en fonction d’un statut de surveillance reçu.
Comme représenté sur la figure 1, chaque chaîne de guidage 2A, 2B comprend un ensemble 7A, 7B de sources d’informations comprenant notamment des capteurs usuels pour déterminer (mesurer, calculer,...) les valeurs de paramètres liés à l’état (position, vitesse,...) de l’aéronef et à son environnement (température,...). L’ensemble 7A, 7B peut également comporter une base de données de navigation de type NDB (« Navigation Data Base », en anglais) qui contient en particulier la définition des procédures RNP-AR utilisées.
Ces valeurs et informations sont fournies via une liaison MA, 11B de l’ensemble 7A, 7B au système de gestion de vol 3A, 3B correspondant (« correspondant » signifiant qui fait partie de la même chaîne de guidage 2A, 2B).
De façon usuelle, chacun des systèmes de gestion de vol 3A et 3B calcule notamment sur la base de valeurs et informations reçues de l’ensemble 7A, 7B correspondant, la position de l’aéronef, la trajectoire de l’aéronef, l’écart entre la position et la trajectoire de l’aéronef, et des consignes de guidage et notamment de consigne de roulis pour asservir la position de l’aéronef sur la trajectoire. L’ensemble de gestion de vol 1 comporte donc également l’unité de génération de données 5A, 5B qui calcule une troisième consigne de roulis. Cette unité de génération de données 5A, 5B sert de troisième source de données en vue d’une comparaison et d’un vote dans l’unité de surveillance 4A, 4B. Cette unité de génération de données 5A, 5B réalise uniquement les calculs et opérations indiqués et ne correspond pas à un (troisième) système de gestion de vol. L’unité de surveillance 4A reçoit des informations du système de gestion de vol 3A, du système de gestion de vol 3B et de l’unité de génération de données 5A, respectivement via des liaisons I2A, I3B et I4A, et peut fournir des informations au système de gestion de vol 3A correspondant, via une liaison I5A. L’unité de surveillance 4A peut également fournir les résultats de surveillances mises en œuvre au calculateur de guidage 6A via une liaison I6A.
De façon similaire, l’unité de surveillance 4B reçoit des informations du système de gestion de vol 3A, du système de gestion de vol 3B et de l’unité de génération de données 5B, respectivement via des liaisons I2A, I3B, et I4B, et peut fournir des informations au système de gestion de vol 3B correspondant, via une liaison I5B. L’unité de surveillance 4B peut également fournir les résultats de surveillances mises en œuvre au calculateur de guidage 6B via une liaison I6B.
Comme représenté sur la figure 1, chacune des deux chaînes de guidage 2A et 2B de l’ensemble de gestion de vol 1 comporte un calculateur de guidage 6A, 6B de type FG (« Flight Guidance », en anglais). L’un desdits calculateurs de guidage 6A et 6B, à savoir le calculateur de guidage de la chaîne de guidage active, pilote des servocommandes usuelles de gouvernes de l’aéronef pour guider l’aéronef conformément aux consignes de guidage. La logique de sélection entre le calculateur de guidage 6A et le calculateur de guidage 6B, pour piloter les servocommandes et guider l’aéronef, peut être mise en œuvre au niveau de ces calculateurs de guidage 6A et 6B de façon usuelle via les unités de communication 8A et 8B usuelles.
On précise ci-après le fonctionnement de la surveillance mise en œuvre par l’ensemble de gestion de vol 1.
En cas d’incohérence détectée entre les données générées par les systèmes de gestion de vol 3A et 3B, la surveillance mise en œuvre par les unités de surveillance 4A et 4B, est basée sur l’analyse des consignes de roulis.
Pour ce faire, chacune des unités de surveillance 4A et 4B met en œuvre les étapes successives suivantes, consistant : E1) à calculer une première différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits systèmes de gestion de vol et la consigne de roulis correspondante calculée à l’aide de l’unité de génération de données et à comparer cette première différence à une première marge prédéterminée ; E2) à calculer une deuxième différence entre la consigne de roulis calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol et la consigne de roulis correspondante calculée à l’aide de l’unité de génération de données et à comparer cette deuxième différence à la première marge ; et E3) si uniquement l’une desdites première et deuxième différences est supérieure à ladite première marge, à déterminer la consigne de roulis correspondante comme incohérente, et à détecter et identifier, comme défectueux, le système de gestion de vol ayant calculé cette consigne de guidage incohérente.
On obtient ainsi un procédé (mis en oeuvre par l’ensemble de gestion de vol 1) de surveillance des consignes de guidage en sortie des systèmes de gestion de vol 3A et 3B, qui est rapide, simple, peu coûteux et efficace. L’ensemble de gestion de vol 1, tel que décrit ci-dessus, présente donc une architecture à base de deux systèmes de gestion de vol 3A et 3B et d’une surveillance de consignes de roulis (mise en œuvre notamment par les unités de surveillance 4A et 4B), pour pouvoir mettre en œuvre des opérations de type RNP 0,1.
Cet ensemble de gestion de vol 1 permet ainsi : - d’obtenir un temps de réponse rapide ; - d’identifier le cas échéant un système de gestion de vol défectueux (en cas de calcul de consignes de roulis erronées) permettant d’invalider le système de gestion de vol défectueux et de poursuivre l’opération sur le système de gestion de vol restant non en panne, et si possible de resynchroniser le système de gestion de vol défectueux sur le système de gestion de vol non défectueux ; et - d’éviter d’avoir à installer un troisième système de gestion de vol (pour servir de troisième source de vote), ce qui serait cher et compliqué.
On notera que la loi « Hpath » utilise des valeurs d’erreur de route et d’écart angulaire de route calculées à partir de la position de l’aéronef et de la trajectoire à suivre. Si on voulait utiliser une troisième loi « Hpath » pour la fonction de surveillance, il serait nécessaire de calculer une trajectoire à partir du plan de vol consolidé reçu des deux systèmes de gestion de vol, de recevoir la position de l’aéronef pour calculer l’erreur de route et l’écart angulaire de route, ce qui reviendrait à utiliser un troisième système de gestion de vol à peine simplifié. Ainsi, en utilisant la loi « Track » du calculateur de guidage pour calculer la troisième consigne de guidage plus simplement (en se basant uniquement sur le plan de vol, il n’est pas nécessaire de calculer une trajectoire et en plus la loi « Track » est en général déjà disponible dans l’aéronef), l’ensemble de gestion de vol peut identifier lequel des deux systèmes de gestion de vol est erroné lorsque les deux envoient des consignes incohérentes.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Ensemble de gestion de vol d’un aéronef, ledit ensemble de gestion de vol (1) comprenant deux chaînes de guidage (2A, 2B) pourvues, chacune, d’un système de gestion de vol (3A, 3B), lesdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) étant indépendants et hébergés dans des équipements différents, chacun desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) étant configuré pour réaliser au moins, en temps réel, un calcul de consignes de guidage pour l’aéronef (AC), les consignes de guidage comprenant au mois une consigne de roulis, ledit ensemble de gestion de vol (1) comprenant également au moins une unité de surveillance (4A, 4B) configurée pour réaliser des surveillances de données générées par les systèmes de gestion de vol (3A, 3B) de manière à pouvoir détecter au moins une incohérence, caractérisé en ce que : - l’ensemble de gestion de vol (1) comporte au moins une unité de génération de données (5A, 5B), différente desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B), ladite unité de génération de données étant configurée pour calculer, en temps réel, une consigne de roulis ; et - l’unité de surveillance (4A, 4B) est configurée pour, au moins en cas de détection d’une incohérence de données des systèmes de gestion de vol (3A, 3B), réaliser une comparaison des consignes de roulis calculées par les deux systèmes de gestion de vol (3A, 3B) avec la consigne de roulis déterminée par l’unité de génération de données (5A, 5B) de manière à pouvoir détecter et identifier, le cas échéant, un système de gestion de vol défectueux parmi lesdits deux systèmes de gestion de vol (3A, 3B).
- 2. Ensemble de gestion de vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de surveillance (4A, 4B) est configurée : - pour calculer une première différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits systèmes de gestion de vol (3A) et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données ((5A, 5B) et pour comparer cette première différence à une première marge prédéterminée ; - pour calculer une deuxième différence entre la consigne de roulis calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) et la consigne de roulis correspondante calculée par l’unité de génération de données (5A, 5B) et pour comparer cette troisième différence à la première marge ; et - si uniquement l’une desdites première et deuxième différences est supérieure à ladite première marge, pour déterminer la consigne de roulis correspondante comme incohérente et pour détecter et identifier, comme défectueux, le système de gestion de vol ayant calculé cette consigne de roulis incohérente.
- 3. Ensemble de gestion de vol selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’unité de génération de données ((5A, 5B) fait partie d’un calculateur de guidage (6A, 6B) de l’aéronef (AC).
- 4. Ensemble de gestion de vol selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - l’unité de génération de données (5A, 5B) est configurée pour calculer la consigne de roulis à l’aide d’une loi de suivi de route ; et - les systèmes de gestion de vol (3A, 3B) sont configurés pour calculer les consignes de guidage comprenant au moins une consigne de roulis, à l’aide d’une loi de suivi de trajectoire horizontale.
- 5. Ensemble de gestion de vol selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour calculer en temps réel la consigne de roulis, l’unité de génération de données (5A, 5B) est configurée pour, successivement : - identifier, en fonction d’une position courante (Pc) de l’aéronef (AC), un tronçon (Lr) dit actif du plan vol, vers lequel l’aéronef (AC) doit être guidé ; - en fonction de la position de l’aéronef (AC) par rapport audit tronçon actif (Lr), d’une direction de vecteur vitesse de l’aéronef (AC) et d’une direction du tronçon actif (Lr), déterminer une succession de routes (T1, T2) à suivre pour capturer le tronçon actif (Lr) ; et - à partir de la route déterminée pour l’instant courant, calculer la consigne de roulis correspondante.
- 6. Ensemble de gestion de vol selon l’une quelconque des revendications précédentes, le guidage de l’aéronef (AC) étant réalisé selon des données fournies par l’une des deux chaînes de guidage (2A, 2B), dite chaîne de guidage active, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de commutation (8A, 8B) configurés pour, en cas de détection par l’unité de surveillance (4A, 4B) d’un système de gestion de vol défectueux et si la chaîne de guidage active est celle comprenant ce système de gestion de vol défectueux, générer une commutation consistant à rendre active l’autre desdites deux chaînes de guidage (2A, 2B).
- 7. Ensemble de gestion de vol selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend deux unités de surveillance (4A, 4B) configurées pour réaliser les mêmes surveillances.
- 8. Procédé de surveillance d’un ensemble de gestion de vol d’un aéronef, ledit ensemble de gestion de vol (1) comprenant deux chaînes de guidage (2A, 2B) pourvues, chacune, d’un système de gestion de vol (3A, 3B), lesdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) étant indépendants et hébergés dans des équipements différents, chacun desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) étant configuré pour réaliser au moins un calcul de consignes de guidage pour l’aéronef (AC), les consignes de guidage comprenant au mois une consigne de roulis, ledit procédé (1) comprenant une étape de surveillance consistant à réaliser des surveillances de données générées par les systèmes de gestion de vol (3A, 3B) de manière à pouvoir détecter une incohérence, caractérisé en ce que : - ledit procédé comprend une étape de génération de données consistant à calculer, en temps réel, une consigne de roulis, à l’aide d’au moins une unité de génération de données (5A, 5B), différente desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) ; et - l’étape de surveillance consiste à réaliser, au moins en cas de détection d’une incohérence de données des systèmes de gestion de vol (3A, 3B), une comparaison des consignes de roulis calculées par les deux systèmes de gestion de vol (3A, 3B) avec la consigne de roulis déterminée à l’étape de génération de données de manière à pouvoir détecter et identifier, le cas échéant, un système de gestion de vol défectueux parmi lesdits deux systèmes de gestion de vol (3A, 3B).
- 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’étape de surveillance consiste au moins : - à calculer une première différence entre la consigne de roulis calculée par l’un desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) et la consigne de roulis correspondante calculée à l’aide de l’unité de génération de données (5A, 5B) et à comparer cette première différence à une première marge prédéterminée ; - à calculer une deuxième différence entre la consigne de roulis calculée par l’autre desdits systèmes de gestion de vol (3A, 3B) et la consigne de roulis correspondante calculée à l’aide de l’unité de génération de données (5A, 5B) et à comparer cette deuxième différence à la première marge ; et - si uniquement l’une desdites première et deuxième différences est supérieure à ladite première marge, à déterminer la consigne de roulis correspondante comme incohérente, et à détecter et identifier, comme défectueux, le système de gestion de vol ayant calculé cette consigne de guidage incohérente.
- 10. Aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble de gestion de vol (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
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