FR3043487A1 - Gestion de trajectoire d'un aeronef en cas de panne moteur - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de gestion de la trajectoire d'un aéronef mis en œuvre par ordinateur comprenant les étapes consistant à recevoir les performances avion, recevoir un plan de vol, recevoir des données du relief au sol, recevoir des données de météorologie, déterminer les coordonnées d'un point de sécurité en fonction des performances avion, des données de relief et des données de météorologie, ledit point de sécurité permettant de poursuivre le vol selon une trajectoire d'atterrissage prédéfinie SID en cas de panne d'un ou de plusieurs moteurs de l'aéronef. Des développements sont décrits, notamment de calcul des coordonnées spatiales du point de sécurité, la gestion de plusieurs points de sécurité et/ou de trajectoires EOSID, l'insertion ou l'activation d'une trajectoire EOSID y compris en l'absence de panne moteur, la gestion du point de plan de vol Disarm Point. Des aspects de système et de logiciel sont décrits.

Description

GESTION DE TRAJECTOIRE D’UN AÉRONEF EN CAS DE PANNE

MOTEUR

Domaine de l’invention L’invention concerne le domaine technique de la gestion de la trajectoire d’un aéronef, en particulier en cas de panne d’un ou de plusieurs moteurs.

Etat de la Technique

Dans tout aéronef, un ou plusieurs moteurs peuvent tomber en panne, notamment au décollage.

En cas de panne moteur au décollage, une trajectoire spécifique est définie (trajectoire ou procédure dite EOSID pour Engine Out - SID), par contraste avec la procédure de départ standard sans panne dite SID.

Pour les aéronefs actuels, les trajectoires EOSID sont définies par les compagnies aériennes pour chaque type de porteur grâce à des outils de calcul de performances fournis par les avionneurs, sous couvert des autorités de l’aviation civile du pays concerné, pour gérer les situations de panne moteur au décollage. Ces procédures sont stockées dans les bases de données de navigation et sont associées à une piste.

Les trajectoires EOSID visent généralement à trouver une trajectoire latérale permettant d’éviter les obstacles, avec un gradient de montée dégradé (en raison de la panne moteur).

En général, pour caractériser de telles trajectoires EOSID, les pratiques aéronautiques considèrent un point dit de « divergence ». Si ce point de la trajectoire (latérale) existe, il s’agit du point à partir duquel l’EOSID diverge de la SID en termes de « codage » de legs (i.e. de segments de plan de vol).

Un autre point est dit point de « désarmement », et peut être défini par le « Disarm point » selon la norme aéronautique ARINC 424. Ce point associé à une procédure EOSID peut être utilisé comme référence spatiale, une fois séquencé, pour la désactivation de l’insertion automatique de la procédure EOSID en cas de panne moteur.

Plusieurs problèmes techniques se posent quant à l’utilisation de ces trajectoires EOSID.

En cas de panne moteur au décollage, si une EOSID est définie, un plan de vol temporaire est proposé au pilote. Le plan de vol temporaire permet de rejoindre celle de l’EOSID, tant que l’avion est sur la partie commune des trajectoires de la SID (procédure de départ standard) et de l’EOSID (procédure de départ en cas de panne moteur). Le pilote a donc la responsabilité d’accepter ou de refuser ce plan de vol temporaire, sans pour autant savoir, dans certaines situations, s’il pourrait suivre la procédure standard en sécurité (en fonctions des performances avion, du relief,...).

Par ailleurs, une fois à bord, le pilote n’a pas la possibilité de modifier une procédure EOSID, laquelle est associée à une piste. Or sur une même piste, plusieurs procédures de départ peuvent être possibles. Dans certains cas, l’EOSID ne sera pas compatible avec les caractéristiques de codage de legs (e.g. course,...) de la procédure active de décollage alors que le pilote devra la voler si une panne moteur est déclarée. Dans ce cas précis, la procédure ne s’activera pas et le pilote devra suivre manuellement cette procédure.

En d’autres termes, les procédures sécurisées en cas de panne moteur (EOSID) n’existent pas pour tous les départs. Seules certaines compagnies créent ces procédures sur certains aéroports pour chaque type d’avion. Ces procédures doivent être contrôlées tous les 28 jours et potentiellement redéfinies si la procédure de départ liée est modifiée même très légèrement. Il est à noter que la procédure panne moteur est préparée systématiquement pour chaque départ. Aujourd’hui, les pilotes dessinent la procédure sur un support papier ou électronique et conservent cette procédure tout le long de la procédure de départ. L’utilisation des procédures est de fait limitée dans les aéronefs actuels. La taille de la base de données, la charge de travail de la compagnie aérienne nécessaire pour la construction de la procédure et la maintenance de cette procédure en fonction des nouvelles bases de données performances avion ou base de données navigation (livrées tous les 28 jours), limitent souvent l’utilisation de ces procédures.

Dans les aéronefs actuels, une procédure EOSID est proposée automatiquement seulement si la panne moteur est détectée avant le point de divergence entre la procédure de décollage standard (SID) et la procédure de décollage en cas de panne moteur (EOSID). Par conséquent, si la panne moteur est détectée après le point de divergence, l’EOSID n’est pas proposée automatiquement et le pilote doit la définir manuellement dans une situation de stress. Cet aspect est problématique notamment en cas d’erreur présente dans la base de données de navigation (par exemple en cas de mise à jour de la SID et pas de l’EOSID) où un point de divergence ne serait plus défini.

La littérature brevets, par exemple FR2953301, ne fournit pas de solutions appropriées pour les problèmes techniques mentionnés.

Il existe un besoin pour des procédés et des systèmes permettant d’assister le pilote dans une procédure de panne moteur au décollage. Résumé de rinvention

La présente invention concerne un procédé de gestion de la trajectoire d’un aéronef mis en oeuvre par ordinateur comprenant les étapes consistant à recevoir les performances avion, recevoir un plan de vol, recevoir des données du relief au sol, recevoir des données de météorologie, déterminer les coordonnées d’un point de sécurité en fonction des performances avion, des données de relief et des données de météorologie, ledit point de sécurité permettant de poursuivre le vol selon une trajectoire d’atterrissage prédéfinie SID en cas de panne d’un ou de plusieurs moteurs de l’aéronef. Des développements sont décrits, notamment de calcul des coordonnées spatiales du point de sécurité, la gestion de plusieurs points de sécurité et/ou de trajectoires EOSID, l’insertion ou l’activation d’une trajectoire EOSID y compris en l’absence de panne moteur, la gestion du point de plan de vol Disarm Point. Des aspects de système et de logiciel sont décrits.

Il est divulgué un procédé mis en œuvre par ordinateur de gestion de la trajectoire d’un aéronef comprenant les étapes consistant à recevoir les performances avion de l’aéronef, recevoir un plan de vol de l’aéronef, recevoir des données du relief au sol associé au plan de vol, recevoir des données de météorologie associée au plan de vol, les données de météorologie comprenant des données sur les vents et/ou les températures associées au plan de vol, déterminer les coordonnées d’au moins un point de sécurité en fonction des performances avion, des données associées au relief au sol et des données de météorologie, ledit point de sécurité permettant de poursuivre le vol de l’aéronef selon la trajectoire d’atterrissage prédéfinie SID en cas de panne d’un ou de plusieurs moteurs de l’aéronef.

Les performances avion désignent l'ensemble des valeurs caractérisant le l’avion pour son vol (e.g. valeurs de la vitesse de décollage, de la vitesse limite, de la masse au décollage, de la longueur de piste au décollage, etc).

Dans un développement, l’étape consistant à déterminer les coordonnées d’au moins un point de sécurité comprend les étapes consistant à déterminer la position et l’altitude de l’aéronef par rapport au relief, recevoir une valeur d’une hauteur de sécurité minimale associée au franchissement du relief, déterminer les performances de l’avion en fonction de la panne moteur et des données de météorologie.

Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à afficher au moins un point de sécurité.

Le point de sécurité sera indiqué visuellement ou graphiquement au pilote, par exemple par l’affichage d’un symbole sur le ND et/ou VD.

Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à recevoir une ou plusieurs trajectoires EOSID, une trajectoire EOSID étant associée à une piste de décollage et/ou à une trajectoire SID.

La trajectoire EOSID comprend une trajectoire latérale, volée avec un gradient dégradé par rapport à une trajectoire sans panne moteur.

Dans un développement, une trajectoire EOSID est sélectionnée parmi plusieurs selon des critères prédéfinis.

Une trajectoire EOSID peut être créée de toutes pièces par le pilote. Le pilote peut aussi sélectionner une ou plusieurs trajectoires EOSID parmi des trajectoires prédéfinies. Un système informatisé peut également effectuer cette sélection ou assister le pilote dans cette sélection (par exemple, les trajectoires EOSID candidates sont comparées à l’aide de critères prédéfinis (quantification de la sécurité, de la volabilité, de la consommation de carburant, etc) et la trajectoire EOSID présentant le plus haut score au vu de ces critères peut être sélectionnée manuellement par l’homme et/ou automatiquement par la machine).

Dans un développement, l’affichage d’une trajectoire EOSID comprend des transitions de trajectoire latérale.

Si une EOSID est définie, et tant qu’il n’y pas de panne moteur détectée, l’affichage de la trajectoire de l’EOSID sera avantageusement et préférablement affichée sous forme de trajectoire complète (incluant les transitions entre les legs).

Le pilote peut éditer et/ou visualiser au moins un des segments de trajectoire de la trajectoire EOSID. Cette visualisation et édition des segments EOSID peut notamment être effectué au FMD. Le procédé permet d’afficher les segments de la portion EOSID (legs) au FMD (par exemple dans le F-PLN ou dans une page FMS spécifique EOSID), afin de permettre au pilote de pouvoir modifier cette procédure EOSID.

Dans un développement, une pluralité de points de sécurité est déterminée, chaque point de sécurité étant associé à un nombre de moteurs en panne croissant.

En cas de trimoteur ou plus, plusieurs points de sécurité seront calculés en fonction du nombre de moteurs en panne (1 EO, 2 EO, 3 EO, ...), à l’exclusion de la situation selon laquelle tous les moteurs sont en panne, (puisqu’alors l’avion atterrit selon la trajectoire restant possible compte tenu de sa finesse).

Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à insérer dans un plan de vol temporaire ou à activer dans le plan de vol courant une trajectoire EOSID.

Cette insertion ou activation est possible avant et en particulier après le point de divergence, le point de divergence étant le point à partir duquel un segment de la trajectoire EOSID de l’aéronef diffère du segment de la trajectoire sans panne moteur SID (i.e. les trajectoires divergent en matière de codage de segments de trajectoire).

En cas de panne moteur au décollage, un plan de vol sera proposé permettant de rejoindre l’EOSID, et même si le point de divergence est dépassé, laissant le choix au pilote d’accepter ou de refuser ce plan de vol.

Le pilote peut créer des procédures EOSID manuellement. Il peut créer son plan de secours et le valider en tant qu’EOSID. Il peut sélectionner une trajectoire préexistante et la modifier pour en faire une trajectoire EOSID.

Le pilote peut créer ses propres trajectoires EOSID. Le procédé permet de créer une procédure même si elle n’existe pas dans la base de données du système, en garantissant les mêmes possibilités d’activation automatique.

Dans un développement, le procédé comprend en outre une étape consistant à détecter une panne moteur et à réviser le plan de vol de l’aéronef en insérant le plan de vol temporaire spécifique à une trajectoire EOSID.

Le procédé permet d’identifier un plan de vol secondaire « EOSID ». Ceci permettra au pilote de préparer son EOSID dans un plan de vol secondaire qui sera automatiquement activé (dans le plan de vol temporaire) en cas de panne moteur.

Dans un développement, le procédé comprend en outre une étape consistant à activer une trajectoire EOSID en l’absence de panne moteur.

Le procédé permet au pilote de pouvoir activer la procédure EOSID même si aucune panne moteur n’est détectée par le système (problème quant à la détection de panne, etc).

Dans un développement, une pluralité de trajectoires EOSID est associée à une piste de décollage prédéfinie et/ou une trajectoire SID.

Le procédé permet de stocker et afficher plusieurs trajectoires EOSID pour une même piste (ou runway) en fonction du départ sélectionné ou de l’endroit de la panne moteur. Cette EOSID sera soit activée automatiquement ou sélectionnable par le pilote.

Dans le présent document, l’expression « EOSID » peut être remplacée par l’expression « EO Missed Approach »: en d’autres termes, les mêmes systèmes et procédés peuvent être appliqués à une remise des gaz en approche. Une trajectoire panne moteur (EO Missed Approach) peut donc en particulier être associée à une procédure de remise de gaz en approche.

Le procédé permet d’associer une procédure panne moteur à une procédure remise de gaz en approche (« Missed approach »), avec les mêmes propriétés qu’une EOSID associée à la procédure de décollage (stockage, affichage et activation). La procédure « Missed approach » est définie en base de données et activable automatiquement en cas de remise de gaz en approche.

Dans un développement, le procédé comprend en outre une étape consistant à afficher un point prédéfini dit Disarm Point déterminant l’activation d’une trajectoire EOSID en cas de panne moteur de l’aéronef avant ce point sur le plan de vol.

Le « Disarm point» est défini dans la norme ARINC A424-20 (§5.17). C’est un point fixe prédéfini, défini en base de données et qui est associé à une trajectoire EOSID. En cas de panne moteur avant ce point, le système de gestion de vol peut activer (automatiquement) la trajectoire de secours EOSID. Après ce point, le système peut ne plus proposer l’activation automatique de l’EOSID. Ce point « Disarm » peut être indiqué visuellement au pilote, par exemple par l’affichage d’un label ou symbole.

Il est divulgué un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d’effectuer une ou plusieurs des étapes du procédé, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

Il est divulgué un système comprenant des moyens pour mettre en oeuvre une ou plusieurs des étapes du procédé.

Dans un développement, le système comprend un ou plusieurs écrans d’affichages FMD et/ou ND et/ou un sac de vol électronique EFB.

Dans un développement, le système comprend des moyens de réalité virtuelle et/ou augmentée.

En complément - ou en substitut - des écrans du calculateur de bord FMS et/ou EFB, des moyens IHM supplémentaires peuvent être utilisés. Parmi ces IHM avancées, certains modes de réalisation de l'invention peuvent être implémentés par des moyens de réalité augmentée AR (e.g. projecteurs, lunettes, etc) et/ou en réalité virtuelle VR (e.g. visière, visiocasque, etc). Certains modes de réalisation peuvent être mixtes ou hybrides AR/VR ou en d'autres termes combiner des moyens EVS, acronyme pour "Enhanced Vision System" et/ou des moyens SVS, acronyme pour "Synthetic Vision System". Par exemple, des moyens de projection peuvent projeter les informations sur le pare-brise et/ou des éléments intérieurs du cockpit de l'aéronef.

Avantageusement, les modes de réalisation de l’invention permettent d’assister le pilote dans une procédure de panne moteur au décollage au moment de la préparation sol (briefing), au moment de la prise de décision en cas de panne moteur et/ou au moment du changement de trajectoire.

Avantageusement, durant la préparation au sol du vol, le pilote peut lier une procédure EOSID (construite manuellement, sélectionnée parmi plusieurs et éventuellement modifiée, etc) à une procédure SID publiée et contenue dans la base de données. Cette procédure EOSID construite peut être affichée et activée de la même manière qu’une procédure EOSID contenue dans la base de données.

Avantageusement, l’invention constitue une aide à la préparation du vol au sol. Le pilote peut directement créer une procédure si elle n’existe pas dans la base de données du système et l’enregistrer en l’associant à la piste de départ. Cette procédure pourra notamment s’activer automatiquement en cas de panne moteur. Le pilote peut pré-visualiser le point de sécurité en panne moteur calculé par le système en fonction des paramètres temps réels de l’avion afin de faire un briefing efficace avant le décollage.

Avantageusement, un mode de réalisation de l’invention permet la création d’EOSID par le pilote, avec une EOSID pour chaque départ, selon un traitement de panne identique dans tous les cas. Ce mode de réalisation améliore donc la sécurité du vol tout en allégeant la charge de travail du pilote.

Avantageusement, il est déterminé un point de sécurité permettant d’assister le pilote dans sa prise de décision en cas de panne moteur. En cas de panne moteur avant ce point de sécurité, le pilote saura qu’il ne pourra pas poursuivre la procédure standard SID en toute sécurité vis-à-vis du relief; il devra activer l’EOSID ou suivre une procédure adaptée. En cas de panne moteur après le point de sécurité, le pilote saura qu’il peut suivre la SID en sécurité vis-à-vis du relief; il pourra choisir de poursuivre la SID, activer l’EOSID ou suivre une procédure adaptée. Le calcul du point de sécurité devra prendre en compte les obstacles contenus dans une base de données terrains ou d’altitude de sécurité.

Avantageusement, le pilote peut vérifier textuellement la procédure EOSID puisque dans un mode de réalisation cette procédure est affichée sous forme de legs textuels, comme les procédures de départ et arrivée sur la page FPLN.

Avantageusement, un mode de réalisation de l’invention permet au pilote de revenir sur la procédure EOSID lorsque l’avion a dépassé le point de divergence entre la SID et l’EOSID.

Avantageusement, l’invention constitue une aide à la prise de décision du pilote. En cas de panne moteur, le pilote peut visualiser de manière claire le point de sécurité en panne moteur en fonction des paramètres temps réels de l’avion (position, vitesse, masse....).

Avantageusement, un mode de réalisation de l’invention permet la détermination et l’affichage d’une trajectoire réaliste de l’EOSID, au sol et pendant la procédure de départ, même sans panne moteur, afin de pouvoir préparer et anticiper la procédure à suivre en cas de panne moteur. Cette trajectoire est calculée complètement (avec les transitions latérales et non en pseudo-trajectoire qui présenterait seulement les legs sans transitions), en prenant des hypothèses de performance de panne moteur.

Avantageusement, la détermination du point de sécurité peut s’effectuer en temps réel ou quasi-temps réel (par exemple grâce à une base de données terrains ou d’altitudes de sécurité), ce qui permet d’avertir le pilote sur n’importe quelle trajectoire (y compris en mode de maintien de cap fixe e.g. HDG ou TRK).

Avantageusement, un mode de réalisation de l’invention permet d’activer la trajectoire EOSID sur panne moteur, à n’importe quel moment de la procédure de départ (que ce soit avant ou après le point de divergence).

Avantageusement, l’invention permet au pilote d’insérer la trajectoire EOSID, ce qui lui permet de la modifier notamment dans les cas i) où le point de divergence calculé par le FMS est différent et antérieur au point de divergence opérationnel publié (i.e. dans le cas où des legs de la SID seraient mis à jour en NavDB et pas ceux de la SID) ou ii) où les legs de la SID et de l’EOSID sont très proches après le point de divergence.

Avantageusement, la trajectoire EOSID sur panne moteur peut être activée à n’importe quel moment de la procédure de départ (que ce soit avant ou après le point de divergence entre SID et EOSID).

Avantageusement, l’activation automatique d’une trajectoire EOSID selon l’invention peut s’effectuer sans condition stricte de cohérence du codage de segments entre la procédure EOSID et la procédure standard SID ce qui permet d’obtenir une trajectoire sécurisée et qui n’est pas liée à une limitation système (contenu database de navigation).

Avantageusement, l’invention contribue à sécuriser la trajectoire de l’aéronef. Le système peut par exemple proposer automatiquement une trajectoire sécurisée en cas de panne moteur, à tout moment pendant le vol de la procédure de départ. Ceci améliore la sécurité dans une situation très stressante de par sa rareté et dangerosité.

Avantageusement, l’invention s’appliquera à tout système permettant de calculer des performances avion avec une configuration panne moteur et prenant en compte en temps réel les données avion. Notamment, l’invention peut être intégrée dans un calculateur de type FMS lequel peut notamment calculer de façon très précise les performances avion.

Description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit et des figures des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre schématiquement la structure et les fonctions d'un système de gestion de vol de type FMS connu ; la figure 2 illustre un exemple d’étape du procédé selon l’invention ; la figure 3 illustre un exemple de détermination du point de sécurité selon l’invention en cas de panne moteur ; la figure 4 illustre un autre exemple de détermination du point de sécurité selon l’invention en cas de panne moteur ; la figure 5 illustre un exemple d’affichage du point de sécurité déterminé selon l’invention, à destination du pilote ; la figure 6 illustre des exemples d’affichage de la procédure EOSID sous forme de trajectoire « bâtons » d’une part, et précisant des transitions de trajectoire latérale d’autre part ; la figure 7 illustre la détermination de plusieurs points de sécurité en situation de panne moteur ; la figure 8 illustre un exemple de chaînage lors de l’insertion automatique de la procédure EOSID ; la figure 9 illustre un exemple de trajectoire comprenant plusieurs trajectoires EOSID pour une même piste de décollage ; la figure 10 illustre des exemples d’étapes du procédé selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

Pour faciliter la compréhension de la description de certains modes de réalisation de l’invention, des termes et environnements techniques sont définis ci-après. L'acronyme ou sigle SID correspond à l’expression anglaise « Standard Instrument Departure Procédure », qui est une procédure à suivre au départ d’un aéroport par un aéronef évoluant en régime de vol IFR. Par extension, SID désigne la trajectoire associée à cette procédure. L'acronyme ou sigle EOSID correspond à l’expression anglaise « Engine Out SID », qui est la procédure de départ à suivre en cas de panne moteur. Par extension, EOSID désigne la trajectoire associée à cette procédure.

Le « point de divergence » est le point (coordonnées dans l’espace) auquel (la trajectoire de) l’EOSID diverge latéralement de la SID. Avant le point de divergence, la SID et l’EOSID possèdent les mêmes segments. L'acronyme ou sigle EFB correspond à la terminologie anglaise "Electronic Flight Bag" et désigne des librairies électroniques embarquées. Généralement traduit par "sac de vol électronique" ou "sacoche/cartable de vol électronique" ou "tablette de vol électronique", un EFB est un appareil électronique portable et utilisé par le personnel navigant. L'acronyme ou sigle FMS correspond à la terminologie anglaise "Flight Management System" et désigne les systèmes de gestion de vol des aéronefs. Lors de la préparation d'un vol ou lors d'un déroutement, l'équipage procède à la saisie de différentes informations relatives au déroulement du vol, typiquement en utilisant un dispositif de gestion de vol d'un aéronef FMS. Un FMS comprend des moyens de saisie et des moyens d'affichage, ainsi que des moyens de calcul. Un opérateur, par exemple le pilote ou le copilote, peut saisir via les moyens de saisie des informations telles que des RTA, ou " waypoints ", associés à des points de cheminement, c'est-à-dire des points à la verticale desquels l'aéronef doit passer. Les moyens de calcul permettent notamment de calculer, à partir du plan de vol comprenant la liste des waypoints, la trajectoire de l'aéronef, en fonction de la géométrie entre les waypoints et/ou des conditions d'altitude et de vitesse. L'acronyme IHM correspond à Interface Homme-Machine (HMI en anglais, Human Machine Interface). La saisie des informations, et l'affichage des informations saisies ou calculées par les moyens d'affichage, constituent une telle interface homme-machine. Avec des dispositifs de type FMS connus, lorsque l'opérateur saisit un point de cheminement, il le fait via un affichage dédié affiché par les moyens d'affichage. Cet affichage peut éventuellement également afficher des informations relatives à la situation temporelle de l'aéronef vis-à-vis du point de cheminement considéré. L'opérateur peut alors saisir et visualiser une contrainte de temps posée pour ce point de cheminement. De manière générale, les moyens IHM permettent la saisie et la consultation des informations de plan de vol, des données de pilotage, etc.

Le pilote d'un aéronef ou avion utilise les informations de plan de vol dans plusieurs contextes: au sein des équipements avioniques au moyen du FMS (Flight Management System) et/ou au moyen de l’"EFB" (Electronic Flight Bag), par exemple de type tablette. Dans les systèmes avioniques actuels, le plan de vol est généralement préparé au sol par le préparateur de mission, par exemple en utilisant un outil appelé "Flight Planning System". Une partie du plan de vol est transmise au contrôle aérien pour validation. Le plan de vol est finalement entré dans le FMS.

Les « niveaux de vol » sont des altitudes de vol. Les niveaux de vol autorisés pour la croisière sont imposés par le contrôle de la navigation aérienne. Les valeurs d’altitude sont discrétisées. Les niveaux de vol se mesurent en multiples de 100 pieds (feets). Classiquement, les niveaux de vol autorisés en haute altitude sont des multiples de 1000, 2000 ou 4000 pieds (ft). Par exemple dans certaines zones, les niveaux de vol impairs (29.000 pieds/FL290, 31.000 pieds/FL310, etc) sont autorisés sans le sens Ouest vers Est et les niveaux de vol pairs (30.000ft/FL300, 32.000ft/ FL320, etc) sont autorisés dans le sens Est vers Ouest.

Une "transition" ("step" en anglais) correspond à un changement de niveaux de vol (FL pour « Flight Level » en anglais). Un "changement de niveau de vol" (ou "transition" ou "transition entre paliers") est une portion de trajectoire décrivant le changement d’un palier réalisé à un niveau de vol donné vers le suivant (e.g. qui peut être au-dessus ou au-dessous du niveau de vol courant ou actuel)

Une "route" comprend en particulier une liste d’identifiants non géo-référencés permettant de décrire la trajectoire de l’aéronef.

Un "plan de vol" comprend notamment une liste d’objets géo-référencés associés aux identifiants de la route. Un plan de vol peut généralement être représenté graphiquement par une succession (pas nécessairement continue) de "segments" (ou "portions de vol" ou "éléments de trajectoire").

Une "trajectoire" est généralement définie comme un chemin continu, décrit en 3 dimensions ou plus (dimensions spatiales quant aux positions, mais aussi vitesses, temps, masse, etc.), correspondant à un ensemble de données décrivant l’évolution d'une pluralité de paramètres physiques de l’avion, ainsi que de leur dynamique à mesure ou en fonction du plan de vol.

La figure 1 illustre schématiquement la structure et les fonctions d'un système de gestion de vol de type FMS connu. Un système de type FMS 100 disposé dans un cockpit dispose d'une interface homme-machine 120 comprenant des moyens de saisie, par exemple formés par un clavier, et des moyens d'affichage, par exemple formés par un écran d'affichage, ou bien simplement un écran d'affichage tactile, ainsi qu'au moins les fonctions suivantes: - Navigation (LOCNAV) 101, pour effectuer la localisation optimale de l'aéronef en fonction des moyens de géolocalisation 130 tels que le géopositionnement par satellite ou GPS, GALILEO, les balises de radionavigation VHF, les centrales inertielles. Ce module communique avec les dispositifs de géolocalisation précités ; - Plan de vol (FPLN) 102, pour saisir les éléments géographiques constituant le "squelette" de la route à suivre, tels que les points imposés par les procédures de départ et d'arrivée, les points de cheminement, les couloirs aériens, communément désignés "airways" selon la terminologie anglaise. Les procédés et des systèmes décrits affectent ou concernent cette partie du calculateur. - Base de données de navigation (NAVDB) 103, pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases relatives aux points, balises, legs d'interception ou d'altitude, etc; - Base de données de performance, (PERFDB) 104, contenant les paramètres aérodynamiques et moteurs de l'appareil ; - Trajectoire latérale (TRAJ) 105, pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances de l'aéronef et les contraintes de confinement (RNP) ; - Prédictions (PRED) 106, pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale et verticale et donnant les estimations de distance, heure, altitude, vitesse, carburant et vent notamment sur chaque point, à chaque changement de paramètre de pilotage et à destination, qui seront affichées à l'équipage. Les procédés et des systèmes décrits affectent ou concernent principalement cette partie du calculateur. - Guidage (GUID) 107, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire tridimensionnelle, tout en optimisant sa vitesse, à l'aide des informations calculées par la fonction Prédictions 206. Dans un aéronef équipé d’un dispositif de pilotage automatique 210, ce dernier peut échanger des informations avec le module de guidage 207 ; - Liaison de données numériques (DATALINK) 108 pour échanger des informations de vol entre les fonctions Plan de vol/Prédictions et les centres de contrôle ou les autres aéronefs 109. - un ou plusieurs écrans, notamment les écrans dits FMD, ND et VD.

Le FMD (« Flight Management Display » en anglais) est une interface, généralement un écran d'affichage, pouvant être interactif (par exemple un écran tactile), permettant d’interagir avec le FMS (Flight Management System en anglais). Par exemple, il permet de définir une route et de déclencher le calcul du plan de vol et de la trajectoire associée. Il permet également de consulter le résultat du calcul sous forme textuelle.

Le ND (« Navigation display » en anglais) est une interface, généralement un écran d'affichage, pouvant être interactif (par exemple un écran tactile), permettant de consulter en deux dimensions la trajectoire latérale de l’avion, vue de dessus. Différents modes de visualisation sont disponibles (rose, plan, arc, etc) ainsi que selon différentes échelles (configurables).

Le VD (« Vertical Display » en anglais) est une interface, généralement un écran d'affichage, pouvant être interactif (par exemple un écran tactile), permettant de consulter en deux dimensions le profil vertical, projection de la trajectoire. Comme pour le ND, différentes échelles sont possibles. L’ensemble des informations entrées ou calculées par le FMS est regroupée sur différents écrans d’affichages (pages FMD, « visus » NTD et PFD, HUD ou autre). Le composant IHM du FMS structure les données pour envoi aux écrans d’affichages (dits CDS pour Cockpit Display System). Le CDS lui-même, représentant l’écran et son logiciel de pilotage graphique, effectue l’affichage du dessin de la trajectoire, et comporte également les pilotes permettant d’identifier les mouvements du doigt (si tactile) ou du dispositif de pointage.

Dans un mode de réalisation fourni à titre d’exemple, la nouvelle révision selon l’invention peut être réalisée en partie par la partie IHM, qui affiche le menu de révision et appelle le composant FPLN qui réalise la modification du plan de vol. Les composants TRAJ et PRED recalculent ensuite la nouvelle trajectoire et les nouvelles prédictions, qui sont affichées par la partie IHM.

La figure 2 illustre des exemples d’étapes du procédé selon l’invention. La figure montre en vue latérale et en vue verticale la trajectoire d’un aéronef 200 jusqu’au point de sécurité 210 déterminé selon l’invention, en cas de panne moteur. Le point de divergence 211 est indiqué sur la figure.

Avantageusement selon l’invention, le point de sécurité 210 est un point « réel » de sécurité en cas de panne moteur: ce point représente le moment à partir duquel, même si une panne moteur apparaît, l’avion peut continuer à voler la procédure de départ en sécurité par rapport au relief 299.

Le calcul de performance avec une panne moteur pour tenir le gradient nécessaire pour franchir un obstacle n’est pas connu en temps réel par le pilote. L’invention permet précisément et notamment de notifier le pilote à partir de quel moment il peut continuer à voler la procédure de départ standard (SID) en sécurité plutôt que la trajectoire spécifique définie en cas de panne moteur (EOSID). Ceci est matérialisé par le point de sécurité 210 en situation en panne moteur.

Le procédé comprend notamment une étape consistant à déterminer un point de sécurité 210 lequel permet au pilote de connaître à quel moment la poursuite du vol sur la SID est possible en cas de panne moteur. Dans un mode de réalisation, le calcul de ce point de sécurité 210 prend en compte un ou plusieurs obstacles 299 (par exemple tels que déterminés dans une base de données de terrains ou d’altitude de sécurité).

Différents modes de calcul du point de sécurité 210 sont possibles.

La figure 3 illustre un exemple de détermination du point de sécurité selon l’invention en cas de panne moteur.

Dans un mode de réalisation, la propriété de l’altitude du point de sécurité 210 est déterminée en tenant compte des pentes de trajectoires avec des moteurs opérationnels et un moteur en panne. La donnée d’une hauteur de franchissement Hdef (« hauteur de sécurité ») entraîne la définition de l’altitude du point de sécurité 210.

Il se peut qu’aucun point de sécurité n’existe, i.e. puisse répondre aux contraintes de franchissement étant donné le gradient de montée.

La figure 4 illustre un autre exemple de détermination du point de sécurité selon l’invention en cas de panne moteur.

Dans un mode de réalisation, le point de sécurité 210 est caractérisé en tenant compte d’une pente de montée critique, un moteur étant en panne. Une différence d’angle de montée est associée à la trajectoire tous moteurs actifs et la trajectoire moteur en panne. La donnée d’une hauteur de franchissement permet alors de définir l’altitude d’un point de sécurité.

Un exemple de calcul est décrit ci-après. L’altitude du point de sécurité Alty doit être supérieur à la somme de la hauteur de franchissement prédéfinie Hdef (marge de sécurité) et de l’élévation (i.e. la hauteur de l’obstacle du relief par rapport au niveau de la mer, somme à laquelle il est retranché le delta d’altitude AAlt, lequel égale tan a * dx2 (l’angle a étant associé à la situation où un moteur est en panne), avec : J (aïtyjo:F£.250] ~ alt0) CÎyl ” " ton tXfuii engine dxZ — D obstacle (DO)- dxl dx2 correspond à la distance (au sol) volée en condition de panne moteur i.e. entre la projection de la position de l’aéronef quand la panne intervient (à Dxi)et la position de l’obstacle (D0bstacie. en son point haut maximal).

La figure 5 illustre un exemple d’affichage du point de sécurité déterminé selon l’invention, à destination du pilote.

Différentes modalités d’affichage sont possibles (e.g. affichage d’un symbole au ND et/ou VD, et/ou affichage sur la page F-PLN du FMD). En particulier, le point de sécurité 210 peut être nommé point « EO-SECU» 500 (Engine Out SECUre point).

La figure 6 illustre des exemples d’affichage de la procédure EOSID sous forme de trajectoire « bâtons » d’une part, et précisant des transitions de trajectoire latérale d’autre part.

Dans un mode de réalisation, la trajectoire de l’aéronef EOSID est affichée avec des transitions. Si une EOSID est définie, tant qu’il n’y pas de panne moteur détectée, l’affichage de la trajectoire de l’EOSID est affichée sous forme de trajectoire complète (incluant les transitions entre les legs), et non sous forme de pseudo-trajectoire (trajectoire bâtons).

Le calcul des transitions peut se faire en calculant ou déterminant des prédictions pour la construction ou la détermination de la trajectoire, ou en prenant en compte des hypothèses de panne moteur pour les performances de l’avion le long de la trajectoire EOSID (par exemple, la vitesse est la vitesse de finesse maximum du ou des moteurs en panne et la poussée est calée sur le nombre de moteur actifs). La trajectoire de l’EOSID est calculée complètement, depuis la piste de départ, avec les transitions entre les legs.

La figure 7 illustre la détermination de plusieurs points de sécurité en situation de panne moteur.

Dans un mode de réalisation, plusieurs points de sécurité en panne moteur sont déterminés. Par exemple, dans le cas ou l’aéronef est un trimoteur (ou supérieur), plusieurs points de sécurité peuvent être calculés en fonction du nombre de moteurs en panne (i.e. 1 EO, 2 EO, 3 EO, etc). Par exemple, le point de sécurité 701 correspond à la situation où un moteur est en panne et le point de sécurité 702 correspond à la situation où deux moteurs sont en panne.

La figure 8 illustre un exemple de chaînage lors de l’insertion automatique de la procédure EOSID.

Le figure montre le point de divergence 800, une trajectoire EOSID 801 et une trajectoire SID 802.

La trajectoire 804 en pointillé représente le fait qu’il est possible de se retrouver du leg courant lors de l’Engine-Out au premier leg de l’EOSID sur insertion de celle-ci (il ne s’agit pas d’une trajectoire de rejointe).

Dans un mode de réalisation, la trajectoire de l’EOSID est insérée automatiquement, même après le point de divergence 800. En cas de panne moteur au décollage, un plan de vol est proposé permettant de rejoindre la trajectoire de l’EOSID, et même si le point de divergence 800 est dépassé, laissant le choix au pilote d’accepter ou de refuser cette trajectoire. Dans un mode de réalisation, le plan de vol proposé lié à cette trajectoire est activé par ou après la confirmation du pilote. Dans un mode de réalisation, l’activation de l’EOSID est possible pendant le vol de la procédure de départ, quelle que soit la position de l’avion par rapport au point de divergence.

Des exemples de chaînage de l’EOSID dans le plan de vol temporaire, proposé après insertion de l’EOSID sont décrits ci-après.

Si la panne moteur intervient avant le point de divergence 800, alors la trajectoire de l’EOSID est insérée à partir du point de divergence 800, suivie par une discontinuité, puis par le reste du plan de vol défini après le point de divergence. Les contraintes verticales associées aux legs de l’EOSID sont transférées sur les legs de la SID à partir du leg actif inclus jusqu’au point de divergence.

Si la panne moteur intervient après le point de divergence 800, le TO waypoint est suivi d’une discontinuité, puis de la trajectoire de l’EOSID à partir du point de divergence, puis d’une discontinuité et enfin par le reste du plan de vol défini après le TO waypoint. De manière alternative, PEOSID est insérée dans sa totalité (depuis la piste), suivie par une discontinuité et enfin par le reste du plan de vol défini à partir du TO waypoint présent avant l’activation de l’EOSID.

Dans le cas où la SID et l’EOSID ne possèdent aucun leg en commun, le point de divergence est la piste de départ. Dans ce cas, l’EOSID est insérée à partir de la piste de départ.

Dans un mode de réalisation, le pilote peut créer une ou plusieurs trajectoires EOSID. Le cas échéant, le pilote peut créer une ou plusieurs procédures n’existant pas dans la base de données du système. Ces procédures présentent optionnellement les mêmes possibilités d’activation automatique. Ainsi, le pilote peut créer sa propre procédure (i.e. avec tout type de legs) dans un plan de vol secondaire et stocker cette dernière en tant que EOSID associée à une piste. Lorsque la piste est sélectionnée, la procédure EOSID du pilote sera proposée en cas de panne moteur.

Il convient de noter que selon l’état de la technique actuel, seuls certains types de legs peuvent être créés par le pilote. Dans un mode de réalisation de l’invention, le pilote peut créer un ou plusieurs legs parmi les legs suivants afin de pouvoir construire des procédures selon l’invention. CA : Course to an altitude - ex: INSERT N EXT WPT 090/9000 [CRS/ALT] FA: Fix to an altitude - ex: INSERT N EXT WPT TOTO/080/8000 [WPT/CRS/ALT]

FA: Fix to an altitude - ex: INSERT N EXT WPT TOTOIO8O/8OOO

[WPT/CRS/ALT] VA: Heading to an altitude - ex: INSERT N EXT WPT H090/8000 [HDG/ALT] CD: Course to DME distance - ex: INSERT N EXT WPT 090/TOU/D10 [CRS/DME ident/ DIST] CF: Course to fix - ex: INSERT NEXT WPT 090/TOTO [CRS/WPT] CR: Course to a radial terminaison - ex: INSERT NEXT WPT 120/TOU/R170 [CRSA/OR ident/radial]

Dans un mode de réalisation, il est déterminé un plan de vol secondaire spécifique à l’EOSID. En effet, un plan de vol secondaire de type « EOSID » peut être déterminé. Avantageusement, ce mode de réalisation permet au pilote de préparer un plan de vol EOSID dans un plan de vol secondaire qui sera automatiquement inséré (dans le plan de vol temporaire) en cas de panne moteur.

Dans un mode de réalisation de l’invention, les segments de la portion EOSID (legs) peuvent être visualisés et/ou édités, par exemple au FMD (dans le F-PLN par exemple). Avantageusement, le pilote peut modifier la procédure EOSID.

Dans un mode de réalisation de l’invention, l’EOSID peut être activée sans panne moteur. Il peut en effet arriver qu’une panne moteur ne soit pas détectée et/ou pas détectée en temps utile. Par suite, avantageusement, le pilote peut activer la procédure EOSID même si aucune panne moteur n’est détectée. Dans un mode de réalisation, le pilote active la procédure EOSID par une interface matérielle (e.g. bouton présent dans le cockpit) et/ou logicielle (e.g. via les IHM).

La figure 9 illustre un exemple de trajectoire comprenant plusieurs trajectoires EOSID pour une même piste de décollage.

Dans un mode de réalisation, plusieurs EOSID (par exemple point EO 901 et trajectoire 911 ; point EO 902 et trajectoire 912) peuvent être déterminés par piste de décollage (« runway ») 900.

En stockant et en affichant plusieurs trajectoires EOSID pour une même piste en fonction du départ sélectionné ou de l’endroit de la panne moteur, une des deux trajectoires EOSID sera soit activée automatiquement (par exemple en fonction de l’endroit ou de l’altitude de la panne) et/ou sélectionnable par le pilote.

Dans un mode de réalisation facultatif, une trajectoire Engine-Out est associée à la « Missed approach ». Lors de l’activation de la « Missed approach » (i.e. remise de gaz en approche), Γ « EO-missed approach » est affichée et pourra être insérée en cas de panne moteur.

Dans un mode de réalisation facultatif, il est affiché le « disarm point » selon ARINC 424. Le « Disarm point » tel que défini dans la norme A424 est indiqué visuellement au pilote, par exemple par l’affichage d’un label sur l’affichage Navigation Display. Le nom du point peut être « DIS-PT» (DISarm PoinT).

La figure 10 illustre des exemples d’étapes du procédé selon l’invention.

Durant la préparation du vol 1010, les performances avion et les données de décollage sont initialisées. Le système ou le pilote peuvent alors créer ou sélectionner une ou plusieurs trajectoires EOSID 1020, et/ou plusieurs EOSID par piste de décollage 1021 et/ou une trajectoire EOSID associée à la «Missed Approach» 1022. Les données du décollage 1010 permettent le calcul de la trajectoire verticale 1030 puis de la détermination du calcul du point de sécurité de panne moteur 1031 (ou bien de la détermination de plusieurs points de sécurité 1032, suivant que un ou plusieurs moteurs tombent en panne). Suivant que le ou les points de sécurité en panne moteur existent ou non 1040, le ou les points de sécurité sont affichés 1050 (par exemple au Navigation Display). En fonction des trajectoires EOSID 1020,1021 et/ou 1022 ou trajectoires EOSID contenues dans le système, les trajectoires EOSID existantes peuvent être sélectionnées 1061 (ou bien un plan de vol secondaire spécifique EOSID est créée 1062). La trajectoire EOSID résultante peut être affichée (éventuellement avec les transitions) 1071. Le pilote peut visualiser et ou éditer des segments EOSID au FMD 1072. Le point « Disarm point » peut éventuellement être défini 1080 et affiché 1081.

Si une panne moteur est détectée 1100, l’EOSID peut être insérée automatiquement 1101 même après le point de divergence, tant que la procédure de départ SID est volée. La trajectoire EOSID peut également être insérée sans panne moteur 1102, par exemple sur requête du pilote, temps que la procédure de départ SID est volée.

Claims (16)

1. Revendications

   1. Procédé de gestion de la trajectoire d’un aéronef comprenant les étapes consistant à : - recevoir les performances avion de l’aéronef ; - recevoir un plan de vol de l’aéronef ; - recevoir des données du relief au sol associé au plan de vî>l; - recevoir des données de météorologie associée au plan de vol, les données de météorologie comprenant des données sur les vents et/ou les températures associées au plan de vol ; - déterminer les coordonnées d’au moins un point de sécurité en fonction des performances avion, des données associées au relief au sol et des données de météorologie, ledit point de sécurité permettant de poursuivre le vol de l’aéronef selon la trajectoire d’atterrissage prédéfinie SID en cas de panne d’un ou de plusieurs moteurs de l’aéronef.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, l’étape consistant à déterminer les coordonnées d’au moins un point de sécurité comprenant les étapes consistant à déterminer la position et l’altitude de l’aéronef par rapport au relief, à recevoir une valeur d’une hauteur de sécurité minimale associée au franchissement du relief, et à déterminer les performances de l’avion en fonction de la panne moteur et des données de météorologie.
3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre l’étape consistant à afficher au moins un desdits point de sécurité.
4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentés comprenant en outre l’étape consistant à recevoir une ou plusieurs trajectoires EOSID, une trajectoire EOSID étant associée à une piste de décollage et/ou à une trajectoire SID.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, une trajectoire EOSID étant sélectionnée parmi plusieurs trajectoires prédéfinies selon des critères prédéfinis en matière de sécurité, de volabilité ou de consommation de carburant.
6. 6. Procédé selon la revendication 4, l’affichage d’une trajectoire EOSID comprenant des transitions de trajectoire latérale.
7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, une pluralité de points de sécurité étant déterminée, chaque point de sécurité étant associé à un nombre de moteurs en panne croissant.
8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, comprenant en outre l’étape consistant à insérer dans un plan de vol temporaire ou à activer dans le plan de vol courant une trajectoire EOSID.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape consistant à détecter une panne moteur et à réviser le plan de vol de l’aéronef en insérant le plan de vol temporaire spécifique à une trajectoire EOSID.
10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, comprenant en outre une étape consistant à activer une trajectoire EOSID en l’absence de panne moteur.
11. 11. Procédé selon la revendication 4, une pluralité de trajectoires EOSID étant associée à une piste de décollage prédéfinie et/ou une trajectoire SID/
12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à afficher un point prédéfini dit Disarm Point déterminant l’activation d’une trajectoire EOSID en cas de panne moteur de l’aéronef avant ce point sur le plan de vol.
13. 13. Produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
14. 14. Système comprenant des moyens pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
15. 15. Système selon la revendication 14 comprenant un ou plusieurs écrans d’affichages FMD et/ou ND et/ou un sac de vol électronique EFB.
16. 16. Système selon la revendication 14 ou 15 comprenant des moyens de réalité virtuelle et/ou augmentée.