FR3045197A1

FR3045197A1 - Procede et systeme ameliores d'aide au pilotage d'un aeronef en phase d'atterrissage

Info

Publication number: FR3045197A1
Application number: FR1562246A
Authority: FR
Inventors: Erwan Le-Bouedec; Remi Morin; Jeremie Briere; Mathieu Reguerre; Nicolas Daniel
Original assignee: Airbus Operations SAS; Airbus SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS; Airbus SAS
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: US20170183086A1; FR3045197B1; US10293924B2

Abstract

L'état de piste déterminé au sol par un aéronef et fourni aux aéronefs en approche ne permet pas de rendre compte d'une éventuelle dégradation de la piste survenue depuis la précédente détermination de cet état de piste. La mise à jour de cet état de piste sur la base d'une simple comparaison entre une décélération souhaitée et une décélération constatée résultant d'une piste dégradée n'est pas satisfaisante non plus. L'invention prévoit alors d'obtenir une distance d'arrêt locale fonction d'un état de piste local caractérisant une zone de piste sur laquelle l'aéronef roule lors de l'atterrissage, cette distance d'arrêt locale étant estimée à partir de mesures locales effectuées dans l'aéronef ; d'obtenir une distance d'arrêt de référence en fonction d'un état de piste de référence ; puis de comparer ces deux distances l'une à l'autre pour déterminer si l'état de piste local est plus dégradé que l'état de piste de référence.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention se rapporte à un procédé et un système d’aide au pilotage d’un aéronef, et à un aéronef équipé d’un tel système.

ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION

Lors des phases d’atterrissage et de décollage, et plus généralement de roulage d’un aéronef, la connaissance de l’état de surface de la piste est d’une importance capitale.

Cet état de surface ou « état de piste » a été normalisé selon une échelle d’états de piste offrant une pluralité de valeurs discrètes : généralement, piste sèche (DRY), piste mouillée/humide (WET), piste détrempée (WATER), piste avec neige dure (CSNW, pour « compactée!snow»), piste enneigée (SNW), piste gelée (ICE), ...).

En effet, de cette connaissance dépend la prédiction de performance de freinage de l’aéronef. Il est ainsi possible : - d’estimer au mieux la distance nécessaire pour arrêter l’aéronef lors de son atterrissage dans un souci de sécurité, - de ne pas surestimer cette distance d'arrêt nécessaire pour immobiliser l’aéronef et donc de ne pas pénaliser, outre mesure, les opérations d'utilisation de la piste et de l'aéronef.

De nombreux systèmes d’aide au pilotage nécessitent la connaissance de cet état de piste de manière précise.

Par exemple, les documents FR2817979 et FR2857468 proposent des dispositifs d’aide au pilotage pendant les phases d’approche et d’atterrissage, connus sous l'appellation Brake-To-Vacate (BTV), permettant de surveiller et de contrôler le freinage de l’aéronef par l’intermédiaire de lois de commande en boucle fermée. Ces lois de commande dépendent directement de l’estimation des distances d’arrêt à partir de l’état de piste. D’autre part, les documents FR2936077 et FR2914097 proposent des dispositifs d’aide au pilotage pendant les phases d’approche et d’atterrissage, connus sous l'appellation Runway Overrun Protection (ROP) ou Runway Overrun Warning (ROW), permettant de détecter un risque de sortie de piste en fonction de l’état de piste, afin d’alerter le pilote soit pour l’inciter à remettre les gaz, soit pour déclencher un freinage maximum.

Toutefois, les performances de freinage d’un aéronef sur une piste dite contaminée et donc la distance d’arrêt nécessaire sont difficiles à prédire du fait de la difficulté à connaître de manière fiable et précise l’état de piste, déterminant dans la décélération de l’aéronef.

Traditionnellement, l’état de piste est déterminé par du personnel au sol, ou évalué par un pilote lors de l’atterrissage et renseigné dans un rapport d’atterrissage. Cette information d’état de piste, transmise aux aéronefs en approche, est cependant peu fiable et éventuellement périmée assez rapidement. En effet, les caractéristiques d’état de piste sont d’une forte volatilité dans le temps.

Afin de fiabiliser l’estimation d’un état de piste, les documents FR2930669 et FR2978736 proposent des solutions permettant d’estimer automatiquement l’état de piste d’atterrissage à partir de performances mesurées de freinage d’un aéronef lors de son atterrissage, et ceci indépendamment du type d’aéronef.

Toutefois, l’état de piste ainsi déterminé et fourni aux aéronefs en approche ne permet pas de rendre compte d’une éventuelle dégradation de la piste survenue entre les deux atterrissages.

Afin de tenir compte de cette éventuelle dégradation de piste, le document FR3007179 prévoit de déterminer une information locale fonction d'un état de piste local caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage. Cette information locale, lorsqu’elle renseigne d’un état de piste local plus dégradé qu’un état de piste de référence, est utilisée pour mettre à jour en temps réel ou quasi-réel l’état de piste ou une donnée de freinage qui en découle.

La donnée de freinage mise à jour peut alors être fournie en entrée d’un module d’assistance au freinage, qui génère en réponse une consigne de freinage pour commander un dispositif de freinage de l’aéronef,

Le processus de mise à jour de l’état de piste est dit « unidirectionnel » car seule une dégradation de celui-ci est autorisée, sans possibilité de l’améliorer lors de l’atterrissage. Cette limitation a été mise en place pour des raisons de sécurité. En effet, il convient de ne pas tirer crédit d’une amélioration temporaire des capacités de décélération de l’aéronef par l’amélioration de la qualification de l’état de piste, puisque rien ne garantit que cette amélioration va durer jusqu’à l’arrêt de l’aéronef.

La Figure 1, reprise du document FR3007179, illustre un système d’aide au pilotage d’un aéronef en phase d’atterrissage selon ce même document. Dans ce système, la détermination de si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence est menée par une comparaison entre deux données de même nature iref et i|0C. Ces informations de référence et locale sont soit des états de piste, soit des niveaux de freinage ou décélération courant de l’aéronef.

Ce système basé sur les niveaux de freinage ou décélération présente cependant l’inconvénient qu’il applique les mêmes critères déclenchant la mise à jour de l’état de piste ou de la donnée de freinage, tout au long de l’atterrissage et du roulage sur la piste.

La présente invention vise à améliorer l’aide au pilotage d’un aéronef notamment lors de la phase d’atterrissage.

EXPOSE DE L’INVENTION

En effet, les inventeurs ont noté qu’un même écart de décélération (entre celle mesurée et une consigne souhaitée calculée à partir de l’état de piste de référence) produit des effets substantiellement différents sur la donnée de freinage en entrée du module d’assistance au freinage, selon que l’aéronef soit en début d’atterrissage sur piste (vitesse de roulage élevée) ou en fin d’atterrissage (vitesse de roulage faible).

Cela s’explique par le fait qu’une décélération donnée à grande vitesse réduit la distance de freinage de façon importante, alors que la même décélération à basse vitesse réduit la distance de freinage de façon marginale.

Le choix du seuil d’écart de décélération pour déclencher la mise à jour est alors extrêmement délicat. D’une part, il n’est pas souhaitable de déclencher trop facilement la mise à jour en raison du processus non réversible. En effet, dégrader l’état de piste peut induire des désagréments pour les passagers et augmenter l’usure de l’aéronef, en raison de décélérations plus fortes imposées par le système de freinage en réponse à cette mise à jour. Par exemple, il n’est pas utile d’utiliser les inverseurs de poussée lorsque l’état de piste ne le justifie pas. De même, si l’état de piste est dégradé au niveau ICE, le système de freinage va commander une pression de freinage maximale qui, sur une piste dont l’état de piste est en fait DRY, se traduira par un très fort niveau de décélération ainsi qu’une élévation importante de la température des freins pouvant éventuellement entraîner un dégonflage automatique des pneus afin d’éviter leur explosion. D’autre part, il n’est pas souhaitable de déclencher inutilement cette mise à jour en raison des effets discontinus (car l’échelle d’états de piste est discontinue) qu’elle peut avoir. Notamment, le passage dans un niveau d’état de piste inférieur peut instantanément déclencher une batterie d’alertes sonores dans la cockpit, dégradant la qualité de communication avec la tour de contrôle, ou stressant l’équipage. Il peut aussi impacter substantiellement le temps d’occupation de la piste, car un freinage très fort en raison d’une dégradation du niveau d’état de piste conduit généralement, s’il est inapproprié, à un temps de roulage rallongé. En effet, après une forte décélération résultant du fort freinage, il y a souvent lieu de remettre les gaz, alors que l’avion a une vitesse lente, pour atteindre une bretelle de sortie.

Il apparaît donc utile d’améliorer le processus décisionnel de dégradation des états de piste.

Les inventeurs ont ainsi cherché à baser celui-ci sur des paramètres plus pertinents. A cet effet, l’invention vise notamment un procédé d’aide au pilotage d’un aéronef en phase d’atterrissage, comprenant les étapes suivantes réalisées par l’aéronef : générer une donnée de freinage de référence en fonction d’un état de piste de référence ; déterminer une information locale fonction d'un état de piste local caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage; lorsque l’information locale renseigne d’un état de piste local plus dégradé que l’état de piste de référence, mettre à jour l’état de piste de référence et générer une donnée de freinage mise à jour en fonction de l’état de piste mis à jour; et fournir la donnée de freinage de référence puis celle mise à jour le cas échéant en entrée d’un module d’assistance au freinage apte à générer une consigne de freinage pour commander un dispositif de freinage de l’aéronef, le procédé étant caractérisé en ce que l’information locale comprend une distance d’arrêt locale estimée à partir de mesures locales effectuées dans l’aéronef, et en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes : obtenir une distance d’arrêt de référence à partir de la donnée de freinage de référence, et comparer la distance d’arrêt locale à la distance d’arrêt de référence pour déterminer si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non.

Ainsi, la décision de mettre à jour l’état de piste n’est plus uniquement basée sur un écart détecté entre une décélération de consigne (compte tenu de l’état de piste de référence) et une décélération courante (mesurée localement) de l’aéronef, ce qui présentait des inconvénients comme exposé plus haut. Désormais, le processus de mise à jour irréversible de l’état de piste est plus pertinent et plus robuste.

Cela est obtenu par la comparaison de distances d’arrêt plutôt que de valeurs de décélération. En effet, en passant au niveau des distances d’arrêt, l’invention intègre directement dans son processus décisionnel les impacts réels que l’écart de décélération détecté induit, compte tenu de la vitesse variable (décroissante) de l’aéronef sur la piste lors de l’atterrissage. En d’autres termes, il est désormais possible d’accepter des écarts de décélération plus importants en fin de roulage qu’en début de roulage, car leur impact sur la distance de freinage est substantiellement différent.

Les performances de freinage et donc la sécurité de l’aéronef lors de l'atterrissage sont par conséquent améliorées.

Corrélativement, l’invention vise également un système d’aide au pilotage d’un aéronef en phase d’atterrissage, le système étant embarqué dans l’aéronef et comprenant : un module de génération d’une donnée de freinage de référence en fonction d’un état de piste de référence ; un module de détermination d’une information locale fonction d'un état de piste local caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage; un module de mise à jour de l’état de piste de référence lorsque l’information locale renseigne d’un état de piste local plus dégradé que l’état de piste de référence, ledit module de génération étant alors configuré pour générer une donnée de freinage mise à jour en fonction de l’état de piste mis à jour; et un module d’assistance au freinage recevant en entrée la donnée de freinage de référence puis celle mise à jour le cas échéant, configuré pour générer une consigne de freinage pour commander un dispositif de freinage de l’aéronef, le système étant caractérisé en ce que l’information locale comprend une distance d’arrêt locale estimée à partir de mesures locales effectuées dans l’aéronef, et en ce qu’il comprend en outre : un module pour obtenir une distance d’arrêt de référence à partir de la donnée de freinage de référence, et un comparateur pour comparer la distance d’arrêt locale à la distance d’arrêt de référence pour déterminer si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non.

Le système d’aide au pilotage présente des avantages similaires au procédé selon l’invention. D’autres caractéristiques du procédé et du système d’aide au pilotage selon différents modes de réalisation sont décrites dans les revendications dépendantes.

Dans des modes de réalisation, ladite comparaison comprend une comparaison de la différence entre la distance d’arrêt locale et la distance d’arrêt de référence avec une valeur seuil prédéterminée. A noter que cette différence peut être la simple différence entre les deux distances mentionnées, ou en variante une différence relative retranscrivant par exemple le pourcentage de variation de la distance d’arrêt, entre celle de référence et celle locale.

Dans des modes de réalisation particuliers, la valeur seuil prédéterminée est fonction d’une distance entre l’aéronef et une fin de la piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage. Cette disposition permet de dynamiquement ajuster le processus de mise à jour en fonction de risques de sortie de piste. Il peut bien entendu être tenu compte d’une marge de sécurité.

Dans d’autres modes de réalisation particuliers, la valeur seuil prédéterminée est fonction de l’état de piste de référence. Cette approche permet d’ajuster la tolérance acceptée aux incertitudes de freinage liées aux différentes conditions climatiques qui correspondent aux différents états de piste possibles.

Dans d’autres modes de réalisation particuliers éventuellement combinables, la valeur seuil prédéterminée est fonction de la distance d’arrêt de référence. Cela permet de comparer la simple différence entre les deux distances évoquées, tout en assurant une prise en compte relative de cette différence.

Dans des modes de réalisation, la détermination de si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non est fonction d’une pluralité de distances d’arrêt locales estimées pour une pluralité respective d’instants temporels consécutifs.

Il peut ainsi être mis en place un filtrage sur une fenêtre temporelle d’analyse. Notamment, cette dernière peut être définie de sorte que ladite pluralité d’instants consécutifs couvre plusieurs secondes, par exemple 10 secondes conduisant par exemple à 80 mesures (pour 8 mesures par seconde).

Chaque distance d’arrêt locale à un instant courant ‘f peut notamment être estimée à partir de mesures locales effectuées dans l’aéronef pour l’instant temporel courant ‘t’, notamment des mesures effectuées entre ‘t-1’ et ‘t’, par exemple une mesure de position et de vitesse de l’avion (GPS) ainsi qu’une mesure de décélération instantanée.

On évite ainsi que des mesures très transitoires dans le temps (par exemple une flaque d’eau traversée par l’aéronef) ne puissent affecter de façon non réversible l’état de piste pris en compte pour le freinage.

Dans des modes de réalisation particuliers, la détermination comprend une pluralité de comparaisons entre respectivement chaque distance d’arrêt locale estimée et une distance d’arrêt de référence correspondante estimée à partir de la donnée de freinage de référence pour le même instant temporel. En effet, il convient à chaque fois (c’est-à-dire à chaque instant ‘t’) de calculer la distance d’arrêt théoriquement restante compte tenu de l’état de piste de référence. Ainsi, la comparaison entre les distances se relève être précise.

Dans d’autres modes de réalisation particuliers, la détermination comprend l’incrément d’un compteur lorsqu’une desdites comparaisons indique une différence entre la distance d’arrêt locale estimée et la distance d’arrêt de référence obtenue supérieure à une valeur seuil prédéterminée _ en d’autres termes lorsque la décélération mesurée est moins bonne que celle attendue _, et le décrément du compteur lorsque la comparaison indique que la différence est inférieure à la valeur seuil prédéterminée _ en d’autres termes lorsque la décélération mesurée est meilleure que celle attendue.

On dispose ainsi d’un compteur filtrant les écarts de distance d’arrêt pendant une fenêtre d’analyse.

Selon une caractéristique particulière, la valeur d’incrément ou de décrément est fonction de ladite différence, et notamment de la différence relative évoquée précédemment. Par exemple, l’incrément peut valoir X lorsque l’augmentation de la distance d’arrêt représente 10% de la distance d’arrêt de référence (en d’autres termes, une différence relative de 10%) et valoir Y < X lorsque l’augmentation de la distance d’arrêt représente 5% de la distance d’arrêt de référence.

Il en résulte un filtrage intelligent qui d’une côté, peut faire ressortir les écarts importants de distances d’arrêt, et de l’autre, peut négliger ceux relativement faibles.

Selon une autre caractéristique particulière, la valeur seuil prédéterminée et/ou la valeur d’incrément ou de décrément est fonction de l’état de piste de référence. A nouveau, cette configuration permet de tenir compte des incertitudes de freinage liées aux différentes conditions climatiques (qui correspondent aux différents états de piste possibles) lorsqu’il s’agit d’apprécier l’impact d’une différence entre les distances d’arrêt.

Selon une autre caractéristique particulière, l’incrément ou le décrément du compteur est conditionné à une vitesse minimale de l’aéronef et/ou à la présence, pendant une durée prédéfinie, d’une condition de freinage critique de l’aéronef correspondant à un freinage de l’aéronef limité par la friction de la piste ou l'adhérence à la piste. Cette disposition permet d’éviter des calculs inutiles.

Dans le premier cas, c’est notamment parce que, lors des phases de roulage à faible vitesse, par exemple sous 10 noeuds, notamment lorsque l’aéronef finit de décélérer sur la piste d’atterrissage ou lorsqu’il circule sur les voies de roulage (« taxiways » selon la terminologie anglo-saxonne), les risques de sortie de piste pour incapacité à freiner sont écartés. Un ajustement de l’état de piste de référence n’est donc plus nécessaire.

Dans le second cas, c’est notamment parce que toutes les capacités de freinage ne sont pas exploitées par l’aéronef. Aussi, quand bien même l’état de piste de référence ne correspond pas à l’état réel de la piste, ce dernier n’empêche pas un atterrissage efficace selon les consignes (donnée de freinage de référence) fournies au module d’assistance au freinage.

En particulier, il peut être prévu que la condition de freinage critique est au moins l’une parmi : la différence entre une valeur de décélération commandée de l’aéronef et une valeur de décélération mesurée par l’aéronef dépasse un seuil prédéterminé ; le niveau d’enfoncement manuel d’une pédale de frein par un opérateur dépasse un seuil prédéterminé ; la différence entre un niveau de freinage commandé de l’aéronef et un niveau de freinage mesuré dans l’aéronef dépasse un seuil prédéterminé ; un système anti-patinage de l’aéronef est déclenché.

Selon une autre caractéristique particulière, l’état de piste de référence est mis à jour lorsque ledit compteur dépasse une valeur seuil. De ce fait, la mise à jour n’a lieu que si un état de piste dégradé est détecté (via une distance d’arrêt estimée plus longue) un nombre de fois suffisant dans la fenêtre d’analyse. Par conséquent, cette disposition assure un filtrage de l’analyse pour supprimer des événements très localisés.

Dans un mode de réalisation particulier, la mise à jour de l’état de piste de référence comprend la dégradation de l’état de piste de référence d’un niveau seulement parmi une échelle d’états de piste. En d’autres termes, on ne met pas nécessairement à jour l’état de piste directement avec un état de piste local qui pourrait être déduit de mesures locales pendant la fenêtre d’analyse. On se limite ici à dégrader l’état de référence d’un seul échelon, avant de repartir sur une nouvelle fenêtre d’analyse.

Cette configuration participe également à un filtrage progressif. En effet, si seule une portion de la piste est nettement plus dégradée que le reste de la piste, la dégradation de l’état de piste résultant d’une analyse de cette portion reste limitée, et une analyse sur les portions suivantes de la piste ne conduit pas à une dégradation accrue.

Selon des modes de réalisation de l’invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes : obtenir une distance d’arrêt mise à jour à partir de la donnée de freinage mise à jour ; comparer la distance d’arrêt mise à jour à une distance de l’aéronef avec une fin de piste ; et prendre une action lorsque la distance d’arrêt mise à jour est supérieure à la distance de l’aéronef avec la fin de piste, éventuellement compte tenu d’une marge de sécurité.

Cette configuration vise à garantir la sécurité lors de l’atterrissage. A titre d’exemples, ladite action prise peut comprendre au moins une action parmi les suivantes : commander une décélération supérieure de l’aéronef, et alerter un équipage de l’aéronef qu’une distance de freinage est trop longue.

Selon d’autres modes de réalisation de l’invention, le procédé comprend en outre une étape de notification de l’état de piste mis à jour à un équipage de l’aéronef. Le pilote peut ainsi adapter ses actions et notamment sa vitesse pour choisir une piste de roulage d’évacuation et pour rouler sur celle-ci.

Tout ou partie des procédés selon l’invention peuvent être mis en œuvre par ordinateur, combinant logiciel et matériel (hardware). L’invention peut ainsi être stockée sous forme de produit programme d’ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé lorsque ledit programme est exécuté par un microprocesseur. L’invention vise aussi un aéronef comprenant au moins un système d’aide au pilotage tel que défini ci-dessus. Il est ainsi adapté à mettre en œuvre le procédé d’aide au pilotage précité.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront encore dans la description ci-après, illustrée par les dessins ci-joints, dans lesquels : - la Figure 1 illustre un système d’aide au pilotage d’un aéronef selon l’état de l’art ; - la Figure 2 illustre un système d’aide au pilotage d’un aéronef, conforme à des modes particuliers de réalisation de l’invention ; - la Figure 3 représente, sous forme d’un logigramme, les principales étapes d’un procédé d’aide au pilotage d’un aéronef selon des modes de réalisation de l’invention ; - la Figure 4 représente, sous forme d’un logigramme, des étapes d’une réalisation d’une étape de détermination d’une dégradation d’état de piste mise en œuvre lors du procédé de la Figure 3, selon des modes de réalisation de l’invention ; - la Figure 5 illustre un scénario opérationnel d’un atterrissage durant lequel l’invention est utilisée.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

La Figure 2 représente schématiquement un système 1 d’aide au pilotage d’un aéronef, conforme à des modes particuliers de réalisation de l’invention. Cette figure s’appuie sur la Figure 1 de l’état de l’art.

Le système 1 comprend un système d’assistance au freinage 10 qui, à partir d’un état de piste de référence EPref, par exemple reçu d’un aéronef ayant précédemment atterri ou d’une station au sol, génère une consigne C(EPref) de freinage fournie en entrée d'un dispositif de freinage de l'aéronef ou génère un message d'alerte C(EPref) fourni en entrée d'un dispositif de restitution de l'aéronef. A noter que le message d'alerte peut être un message de non-alerte, en début d'atterrissage.

Le système d’assistance au freinage 10 comprend un module 11 de génération d’une donnée de freinage en fonction de l’état de piste de référence EPref et comprend un module d’assistance au freinage 12 configuré pour générer la consigne de freinage C(EPref) à partir de la donnée de freinage générée. Le module d’assistance au freinage 12 calcule ainsi en temps réel des consignes de freinage adaptées aux conditions réelles d’atterrissage. Ces consignes permettent par exemple soit de viser la fin de piste (ou un peu avant en fonction d’une marge de sécurité) afin de protéger l’aéronef, soit de viser un point préalablement sélectionné et ayant un intérêt pour la mission en cours (par exemple une bretelle de sortie vers une voie de roulage ou « taxiway» minimisant le temps d’occupation de la piste ou minimisant le trajet vers la porte d’embarquement).

Dans l’exemple de la figure, le module 11 de génération d’une donnée de freinage est un estimateur de distance d’arrêt configuré pour estimer une distance prédictive d’arrêt D(EPref) de l’aéronef en fonction de l’état de piste de référence EP, et éventuellement d’autres paramètres de l’aéronef tels que ses caractéristiques (masse, configuration de becs/volets, ...), ses performances (capacités à décélérer dans une configuration donnée, capacités de freinage, ...) ou encore ses caractéristiques du pilotage (vitesse de l’aéronef), position par rapport au seuil de piste, ...), et de paramètres locaux (direction et sens du vent, ...). L’état de piste EPref est généralement basé sur des modèles prévus par des règlements, par exemple l’échelle d’états suivants par ordre croissant de dégradation : DRY (pour piste sèche), WET (pour piste humide), COMPACTED SNOW (CSNW, pour neige tassée sur piste), SNOW (SNW pour neige sur piste), WATER ou SLUSH (WTS, pour des pistes contaminées par de l’eau stagnante ou de la neige fondue), et ICY (pour glace).

Le système d’assistance au freinage 10 peut par exemple être un dispositif de type Brake-To-Vacate (BTV) tel que décrit dans les documents FR2817979 et FR2857468 permettant au pilote de contrôler le freinage de l’aéronef en fonction d’une distance d’arrêt théorique associée à l’état de piste de référence EPref. La consigne de freinage C(EPref) générée par le dispositif BTV commande ainsi un dispositif de freinage, par exemple des freins, des aérofreins, ...

Cette consigne de freinage C(EPref) peut par exemple représenter une commande de freinage imposant une certaine décélération correspondant à la distance prédictive d’arrêt D(EPref) pour l’aéronef.

En variante, le système d’assistance au freinage 10 peut être un dispositif d’alerte et de gestion des risques de sortie de piste du type Runway Overrun Protection (ROP) tels que décrit par exemple dans les documents FR2936077 et FR2914097.

Le dispositif ROP ajuste la distance prédictive d’arrêt en sortie de l'estimateur de distance d'arrêt en fonction de l'état de piste de référence en entrée, et par suite, si certaines conditions sont remplies (par exemple si la distance prédictive d’arrêt amène l’aéronef proche de la fin de piste ou en dehors de celle-ci), peut émettre des alertes et/ou des ordres de freinage.

Ces alertes peuvent consister en des messages visuels ou sonores affichés ou diffusés dans le cockpit de l'aéronef, à l'attention de l'équipage. Un ordre de freinage peut être un ordre de freinage maximal automatique (pleine pression) à destination du dispositif de freinage.

Le système 1 comporte également un module de détermination 20 d’une information locale fonction d’un état de piste local à l’aéronef caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule pendant l’atterrissage. Cette détermination est par exemple effectuée à partir de mesures dites locales au sens où au moins une grandeur physique de l’aéronef est mesurée pendant l’atterrissage au moment où l’aéronef roule dans la partie de piste considérée comme « locale ».

Pour cela, l’aéronef est équipé de capteurs ad hoc par exemple situés au niveau de chaque roue pour déterminer par exemple la charge verticale qui leur est appliquée et/ou le couple de freinage appliqué par le système de freinage, ou encore la vitesse de rotation des roues pendant l'atterrissage. L’aéronef peut également comprendre une ou plusieurs centrales inertielles ADI RS (pour "Air Data Inertial Reference System") permettant d’obtenir des mesures de vitesse au sol de l'aéronef, de position, d'accélération et de température, un système de gestion de vol FMS (pour Flight Management System), un équipement d'estimation de grandeur physique des pneus (température et pression interne), ainsi qu’un module GPS fournissant la position de l’appareil.

Une autre grandeur physique pouvant être mesurée est le niveau d’enfoncement de pédales de frein par le pilote ou une pression de freinage.

De façon générale, de nombreuses données peuvent être fournies et utilisées pour déterminer l’information locale. A titre illustratif, le module 20 reçoit la localisation du centre de gravité CG de l'aéronef, la pente de la piste, la température extérieure, des données de vent (force et direction), des vitesses (au sol, aérodynamique vraie et calibrée; des roues), des données d'altitude (pression,...), la masse de l’aéronef, des données d'aéroport, des données de piste utilisée notamment les coordonnées GPS de la piste, des données de position GPS de l’aéronef, des paramètres de conduite des moteurs, des informations d'enfoncement des pédales de frein, des état des surfaces mobiles (tels que les dispositifs hypersustentateurs, la gouverne de profondeur, les aérofreins, les ailerons), des informations de mesure relatives aux pneus (température et pression internes), des informations booléennes représentatives par exemple du toucher du train principal sur la piste et de l'ouverture des portes de rétro-poussée moteur, etc..

On note que tout ou partie de ces données, principalement celles relevant de données dynamiques de l'aéronef ou de conditions extérieures par exemple, peuvent être mises à jour en fonction du temps notamment pendant le roulage de l'aéronef: vitesses, niveaux poussée moteurs, vent, température et pression des pneus, etc. Les données mesurées peuvent alors être horodatées afin de faciliter le rapprochement de certaines mesures avec la vitesse au sol de l’aéronef au même moment et/ou la zone de piste (position de l’aéronef) sur laquelle roule l’aéronef au même moment.

Ces mesures effectuées par les différents capteurs sont transmises au module de détermination 20 qui calcule alors ladite information locale en fonction de celles-ci.

Selon des modes de réalisation de l’invention, l’information locale consiste en une distance d’arrêt locale D|0C, c’est-à-dire courante compte tenu de la zone où roule l’aéronef, estimée à partir des mesures locales effectuées dans l’aéronef.

Cette distance d’arrêt locale peut être réalisée de façon répétée, par exemple toutes les 125 ms de sorte à avoir 8 mesures par seconde. On note D|0C(t) la distance d’arrêt locale estimée à l’instant ‘t’. A titre illustratif, les procédés et systèmes des demandes FR2930669 et FR2978736 peuvent être utilisés pour la mise en œuvre du module de détermination 20. Ces procédés et systèmes évaluent notamment les performances de freinage ou de décélération de l’aéronef pour estimer un état de piste courant.

Par exemple, la balance des forces permet d’obtenir la force de freinage Fb de l’aéronef par la formule suivante : m.a = T - Daero - Fb - Dcont - m.g.sin γ, où m est la masse de l'aéronef, a l'accélération (ou décélération), T la poussée moteur (par exemple obtenue par la position de la manette des gaz et des paramètres moteurs tels que le régime moteur), Daero la traînée aérodynamique (par exemple obtenue par modélisation à partir de divers paramètres, par exemple l'angle d'incidence, l'assiette longitudinale, une information de sortie des aérofreins), Doom la traînée résultant d’un contaminant de piste (par exemple basé sur une profil de piste correspondant à l’état de piste EP) et γ la pente de la piste.

Une distance d’arrêt locale D|0C(t) peut être estimée, pour l’instant ‘t’, à partir de cette force de freinage calculée Fb(t) pour l’instant ‘t’,

Le système 1 comprend en outre un comparateur 30 et une boucle de rétroaction de ce comparateur vers le module d’assistance au freinage 10 et/ou un registre stockant l’état de piste de référence EPref aux fins de mise en oeuvre de l’invention.

Le comparateur 30 permet de comparer la distance d’arrêt locale D|0C à la distance d’arrêt de référence D(EPref) pour déterminer si l’état de piste local, noté EP|0C, est plus dégradé que l’état de piste de référence EPret ou non. On notera que les deux données en entrée du comparateur 30 sont de même nature.

Dans l’exemple de la figure, la distance d’arrêt de référence D(EPref) est notamment fournie directement depuis la sortie de l’estimateur de distance d’arrêt 11. De façon plus générale, cette distance d’arrêt de référence D(EPref) peut être obtenue à partir de toute donnée de freinage générée par le module 11 à partir de l’état de piste de référence EPref.

Selon l’invention, la comparaison par le comparateur 30 a donc pour but de déterminer une éventuelle dégradation de l’état de piste local par rapport à l’état de piste de référence, en se basant sur les distances d’arrêt estimées, plutôt que sur des différences de décélération. La détection d’un changement d’état de piste s’avère alors plus pertinente et plus robuste. C’est notamment en raison du fait que cette approche tient compte de la vitesse de l’aéronef, alors que celle basée sur de simples différences de décélération ne retranscrit pas l’impact réel de ces différences sur le processus de freinage de l’aéronef.

La comparaison 30 peut notamment simplement comparer la différence entre la distance d’arrêt locale et la distance d’arrêt de référence à une valeur seuil prédéterminée. Cette dernière est préférablement fonction d’une distance entre l’aéronef et une fin de la piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage afin de détecter une situation où l’augmentation de la distance d’arrêt du fait d’une dégradation de l’état de piste entraîne un risque de sortie de piste. La valeur seuil peut également être fonction de l’état de piste de référence. Cela permet d’apprécier ce risque de sortie de piste eu égard aux incertitudes de freinage qui peuvent résulter des mauvaises conditions de piste.

Dans un mode de réalisation, la valeur seuil prédéterminée est fonction de la distance d’arrêt de référence. Ce mode de réalisation permet ainsi d’évaluer une différence de distance relative.

Bien que la comparaison pour déterminer si l’état de piste local EP|0C est plus dégradé que l’état de piste de référence EPref ou non peut se baser sur une seule estimation d’une distance d’arrêt locale D|0C, des modes de réalisation préférés de l’invention prévoient que la comparaison soit fonction d’une pluralité de distances d’arrêt locales D|0C(t) estimées pour une pluralité respective d’instants temporels consécutifs, par exemple 80 mesures correspondant à 10 s d’analyse. De façon correspondante, une pluralité de distances d’arrêt de référence D(EPref)(t) est considérée, chacune correspondant à une estimation de la distance d’arrêt prédictive de l’aéronef compte tenu de sa configuration à l’instant ‘t’. Pour ce faire, le module 11 peut produire, à partir de l’état de piste de référence EPref, une donnée de freinage qui prend la forme d’une fonction représentative de la distance prédictive d’arrêt D(EPref) dans le temps. Par exemple, D(EPref) = - V2 / (2 * JX) où V est la vitesse de l’aéronef et JX est l’accélération longitudinale (donc négative pour une décélération) estimée en limite d’adhérence compte tenu de EPref. Aussi, D(EPref)(t) = - V(t)2 / (2 * JX(t)), où JX peut éventuellement être constant dans le temps.

Cette approche peut s’apparenter à un filtrage ou un moyennage des estimations sur une fenêtre temporelle d’analyse afin d’accroître la robustesse du processus de mise à jour des états de piste. En effet, tenir compte d’un plus ou moins grand nombre d’estimations de D|0C(t) selon un filtrage permet d’atténuer les effets transitoires d’une dégradation très ponctuelle et isolée (par exemple une flaque ou une plaque de verglas). Sans ce filtrage, une seule estimation réalisée au niveau de cette dégradation ponctuelle mais non représentative de la piste dans sa globalité conduirait à alimenter le système d’assistance au freinage 10 avec un état de piste modifié non représentatif. Des conséquences possibles sont un désagrément pour les passagers si l’aéronef doit remettre les gaz, et une sollicitation (et donc usure) accrue de composants (par exemple freins, moteurs) de l’aéronef.

Lorsque le résultat de la comparaison montre que l’état de piste ne s’est pas dégradé depuis l’atterrissage précédent (l’état de piste de référence), le système d’assistance au freinage 10 dispose de données (état de piste de référence EPref et distance d’arrêt prédictive D(EPref)) qui garantissent un freinage efficace. Ainsi, aucune de ces données du système 10 n’est mise à jour, de sorte que la consigne de freinage ou l'alerte C(EPref) initialement générée par le système d’assistance au freinage 10 à partir de l’état de piste de référence est maintenue.

Au contraire, lorsque le résultat de la comparaison montre que l’état de piste s’est dégradé (c’est-à-dire lorsque l’information locale renseigne d’un état de piste local plus dégradé que l’état de piste de référence), les données du système d’assistance au freinage 10 sont de facto périmées et ne garantissent plus une sécurité de freinage de l’aéronef. L’invention prévoit alors que l’état de piste de référence EPref est mis à jour, afin d’adapter en temps réel le freinage de l’atterrissage aux conditions réelles de piste. En effet, l’état de piste mis à jour EPmaj représente désormais un nouvel état de piste de référence (grâce à la boucle de rétroaction représentée sur la figure, l’ancien état de piste de référence peut être écrasé en mémoire) à partir duquel il est possible de générer à nouveau une donnée de freinage mise à jour D(EPmaj) mise à jour et de la fournir en entrée du module 12 d’assistance au freinage, afin de mettre à jour également la consigne de freinage ou l'alerte C(EPmaj).

Préférentiellement, la mise à jour de l’état de piste de référence EPret comprend la dégradation de l’état de piste de référence d’un niveau seulement parmi une échelle d’états de piste, et non une dégradation vers l’état de piste local EP|0C si celui-ci est trop dégradé par rapport à l’état de piste de référence EPref. En d’autres termes, le processus de mise à jour ne dégrade l’état de piste que d’un échelon dans l’échelle d’états considérée.

Une variante à l’écrasement de la valeur EPref en mémoire peut consister à alimenter directement le système d’assistance au freinage 10 avec la valeur EPmaj, le système tenant compte de EPref lorsque aucun état modifié EP|0C n’est fourni, et tenant compte de EP|0C lorsque ce dernier est fourni.

Ainsi, le système d’aide au pilotage selon l’invention comprend: un module 11 de génération d’une donnée de freinage D(EPref) en fonction d’un état de piste de référence (EPret) ; un module 20 de détermination d’une information locale fonction d'un état de piste local (EP|0C) à l’aéronef lors de l’atterrissage, c’est-à-dire un état de piste local caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage, l’information locale comprenant une distance d’arrêt locale D|0C estimée à partir de mesures locales effectuées dans l’aéronef. De préférence, plusieurs estimations D|0C(t) sont réalisées à plusieurs instants ‘t’ consécutifs ; un module de mise à jour (10,30) de l’état de piste de référence EPref en fonction de l’information locale déterminée lorsque l’information locale renseigne d’un état de piste local EP|0C plus dégradé que l’état de piste de référence EPref, ledit module de génération étant alors configuré pour générer une donnée de freinage mise à jour D(EPmaj) en fonction de l’état de piste mis à jour ; et un module d’assistance au freinage 12 recevant en entrée la donnée de freinage de référence D(EPref) puis celle mise à jour D(EPmaj) le cas échéant, configuré pour générer une consigne de freinage C(EP) pour commander un dispositif de freinage de l’aéronef.

Un tel système d’aide au pilotage peut être intégré dans un unique calculateur, ou bien, en variante, ses différentes fonctions peuvent être réparties entre plusieurs calculateurs communiquant entre eux afin par exemple de réutiliser des calculateurs déjà existants.

Le nouvel état de piste obtenu est alors utilisé pour ajuster le freinage de l’aéronef. Des alertes peuvent également être remontées le cas échéant.

Dans un mode de réalisation, le nouvel état de piste ou toute information faisant état d’une dégradation de l’état de piste est notifié à l’équipage de l’aéronef. Celui-ci peut alors en toute connaissance de cause adapter ses actions, et notamment adapter sa vitesse pour la phase d’évacuation de piste.

Un processus décisionnel automatisé peut également être mise en œuvre. Ainsi, dans des modes de réalisation, une fois l’état de piste mis à jour, une distance d’arrêt mise à jour est obtenue à partir de la donnée de freinage mise à jour (issue du module 11 à partir de l’état de piste mis à jour), puis cette distance d’arrêt mise à jour est comparée à une distance de l’aéronef avec une fin de piste afin de déterminer s’il existe un risque de sortie de piste. La position de l’aéronef peut notamment être obtenue soit directement par GPS, soit de façon hybride à l’aide de plusieurs informations dissimilaires de façon à réduire la probabilité d’erreurs, par exemple GPS combiné à l’intégration d’un vecteur vitesse obtenu au niveau de capteurs de rotation des roues et/ou à l’intégration double d’un vecteur accélération obtenu à l’aide d’une centrale inertielle.

Enfin, une action est prise lorsque la distance d’arrêt mise à jour est supérieure à la distance de l’aéronef avec la fin de piste, éventuellement compte tenu d’une marge de sécurité. A titre d’exemple, une telle action peut être l’un ou l’autre ou les deux actions suivantes : commander une décélération supérieure de l’aéronef, par exemple en agissant sur la pression hydraulique des freins ou sur les inverseurs de poussée, ... ; et alerter un équipage de l’aéronef qu’une distance de freinage est trop longue, par exemple par indication visuelle ou sonore. Dans ce cas, l’équipage dispose d’un ensemble de moyens de décélération pour ajuster l’atterrissage, ou peut remettre les gaz en cas de risque de sortie de piste.

La Figure 3 représente sous forme d’un logigramme les principales étapes d’un procédé d’aide au pilotage selon un mode particulier de réalisation de l’invention. Ce procédé peut être mis en œuvre dans un système d’aide au pilotage selon l’invention, tel que par exemple décrit en référence à la Figure 2.

Au cours d’une étape S310, un état de piste théorique ou de référence EPref est reçu par l’aéronef, par exemple d’un aéronef ayant précédemment atterri ou d’une station au sol.

Par exemple, cet état de piste de référence EPref peut être le fruit d’une synthèse de plusieurs états de pistes obtenus lors des atterrissages précédents de plusieurs aéronefs, cette synthèse étant réalisée par la station au sol précitée.

Ensuite, au cours d’une étape S320, le système d’assistance au freinage 10 génère une consigne de freinage ou un message d'alerte C(EPref) en fonction de cet état de piste EPref de référence. Cette étape comprend l’estimation d’une donnée de freinage, par exemple d’une fonction représentative de la distance prédictive d’arrêt D(EPref) dans le temps, par l’estimateur 11 comme évoqué précédemment.

La consigne de freinage C(EPref) peut être de différente nature. Il peut notamment s’agir d’appliquer une certaine valeur de force de freinage, un niveau d’enfoncement des pédales de freins, un niveau de décélération à atteindre, une distance d'arrêt à atteindre ou encore une pression de freinage. Par exemple, le niveau de décélération à atteindre peut être calculé comme un niveau de décélération opérationnellement acceptable pour l'aéronef compte tenu de l'état de piste de référence EP. En variante, il peut s’agir du niveau de décélération atteint par l'aéronef en condition de freinage critique

Il en est de même pour la distance d'arrêt à atteindre : une distance d’arrêt opérationnellement acceptable ou, en variante, une distance minimale d'arrêt possible pour l'aéronef en condition de freinage critique. Comme l’aéronef avant sur la piste, cette distance d’arrêt considérée décroît dans le temps, selon une fonction basée sur la vitesse et la décélération de l’aéronef.

Les conditions de freinage sont dites critiques lorsque l'aéronef atteint un niveau de freinage limité par la friction de la piste ou l'adhérence à la piste.

Le message d'alerte peut être un message vocal ou visuel à l’attention du pilote lui fournissant des consignes de freinage à appliquer. A l’étape S325, la distance prédictive d’arrêt D(EPref)(t) pour l’instant courant est obtenue, par exemple à partir de la fonction indiquée ci-dessus ou à partir d’une donnée de freinage générée par le module 11. Le premier instant considéré dans l’algorithme peut être celui où le train d’atterrissage touche la piste pour la première fois, car c’est à partir de ce moment que des mesures locales (étape S330 ci-dessous) pour déterminer un état de piste local peuvent être menées.

Cette distance prédictive d’arrêt D(EPref)(t) est fournie en entrée du comparateur 30.

Des mesures locales sont effectuées au cours d’une étape S330 afin de déterminer (étape S340) une information locale fonction de l’état de piste local EP|0C, notamment une distance d’arrêt locale D|0C(t) estimée, pour l’instant courant ‘t’.

Cette information locale peut par exemple être dérivée d’un niveau de décélération F’ courant, lui-même obtenu directement d'un accéléromètre. Par ailleurs, un état de piste local peut être obtenu par la mise en œuvre des mécanismes des documents FR2930669 et FR2978736 précités, à partir duquel la distance D|0C(t) peut être estimée.

Le procédé se poursuit à l’étape S350 où un test consiste à comparer l’information locale D|0C(t) estimée au cours de l’étape S340 à l’information de référence D(EPref)(t) de même nature obtenue à l’étape S325. La comparaison peut simplement comparer une différence entre ces deux valeurs à une valeur seuil comme exposé plus haut.

Lorsque la valeur seuil dépend de la distance prédictive d’arrêt D(EPref)(t), on évalue ainsi une différence relative.

Un mécanisme filtrant plus complexe est illustré ci-après en lien avec la Figure 4 qui représente un mode de réalisation de l’étape S350. L’objectif du test S350 est de déterminer si un état de piste local s’avère être plus dégradé que l’état de piste de référence.

On voit qu’en comparant D|0C(t) et D(EPref)(t), le procédé selon l’invention peut détecter une même dégradation de l’état de piste en début d’atterrissage sur piste et en fin d’atterrissage sur piste, sans se baser sur un différentiel de décélération (entre celui mesuré et celui de consigne) identique. En effet, un plus grand différentiel de décélération est accepté en fin d’atterrissage avant de dégrader l’état de piste. A noter que l'exécution du test S350 peut être conditionnée à la détermination (S349) de si l'aéronef rencontre une condition critique de freinage.

Par exemple, le niveau de freinage ou décélération critique F (par exemple décélération théoriquement atteignable en limite d’adhérence à la piste) tel qu’obtenu à l'étape S325 est représentative d'un niveau de freinage extremum à atteindre (décélération maximum, distance d'arrêt minimale...), c'est-à-dire obtenu en condition de freinage critique de l'aéronef. En l’absence de condition de freinage critique, l’aéronef dispose de capacités supplémentaires de freinage qui restent volontairement inexploitées. C’est que le freinage demandé est amplement suffisant pour effectuer un atterrissage sans risque. Il n'y a donc pas d’intérêt à déterminer et traiter une éventuellement dégradation de l’état de piste. Ainsi, avec le test S349, on peut s’affranchir de calculs inutiles. A titre illustratif, les conditions critiques de freinage résultant d'un freinage limité par la friction de la piste sont rencontrées lorsque la différence entre une valeur de décélération commandée de l’aéronef et une valeur de décélération mesurée par l’aéronef dépasse un seuil prédéterminé ; le niveau d’enfoncement manuel d’une pédale de frein par un opérateur (pilote par exemple) dépasse un seuil prédéterminé ; la différence entre un niveau de freinage commandé de l’aéronef et un niveau de freinage mesuré dans l’aéronef dépasse un seuil prédéterminé ; ou encore un système anti-patinage de l'aéronef est déclenché.

Un autre exemple où la condition S349 est mise en œuvre est celui mettant en œuvre les mécanismes de la publication FR2930669 susvisée lors de la détermination d’un état de piste local lors de l’estimation de D|0C(t) à l’étape S340, car cette détermination n’est effectuée qu’en présence de conditions critiques de freinage de l’aéronef. A noter que la distance D(EPref)(t) n’étant utilisée qu’à l’étape S350, l’étape S325 peut être réalisée à n’importe quel instant du procédé entre les étapes S310 et S350, indépendamment des étapes S330, S340 et S349 notamment. Par exemple, l’étape S325 peut être réalisée postérieurement à la vérification de la condition S349 afin d’éviter un calcul inutile de la décélération théoriquement atteignable.

Lorsque le test S350 montre que l’état de piste ne s’est pas dégradé, le procédé se poursuit à l’étape S355 pour considérer l’instant suivant puis reboucle sur les étapes ci-dessus pour obtenir les données dynamiques dépendantes de T, c’est-à-dire un rebouclage sur l’étape S325 dans l’exemple de la figure. Ici, les données utilisées par le système 10, notamment l’état de piste de référence (et donc la consigne de freinage ou l'alerte C(EPref)) n’est pas mis à jour. L’aéronef conserve ainsi la même consigne de freinage ou alerte car la piste n’est pas plus dégradée.

Lorsque la ou les comparaisons du test S350 montrent que l’état de piste s’est dégradé par rapport à l’état de piste de référence, l’état de piste de référence ΕΡΓθί est mise à jour au cours d’une étape S360 afin de prendre en compte la dégradation de la piste survenue depuis l’atterrissage précédent et ainsi établir un niveau de sécurité de freinage satisfaisant pour l’atterrissage. L’état de piste mis-à-jour EPmaj peut prendre la valeur de l’état de piste local EP|0C qui découle des mesures effectuées à l’étape S330. Cependant, dans une variante préférée, l’état de piste de référence EPref est dégradé d’un seul niveau : EPmaj = EPref -1.

Afin de permettre la prise en compte du nouvel état de piste, ce dernier est mémorisé dans la variable EPref utilisée par le module 11 : EPrefEPmaj.

Puis le procédé reboucle sur l’étape S320 pour générer une nouvelle consigne de freinage ou un message d'alerte C(EPref)=C(EPmaj) à partir du nouvel état de piste obtenu lors de la mise à jour S360.

Ce rebouclage permet une mise à jour en temps réel ou quasi-réel et dynamique de la consigne ou de l'alerte pendant l’atterrissage.

La Figure 4 illustre, à l’aide d’un logigramme, des étapes d’une réalisation de l’étape S350 de la Figure 3 selon des modes particuliers de réalisation de l’invention.

Cette réalisation s’apparente à un filtrage des mesures dans le temps, notamment parce que la détermination de si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non est fonction d’une pluralité de distances d’arrêt locales estimées pour une pluralité respective d’instants temporels consécutifs.

Grâce au bouclage résultant du test S354 décrit ci-après et passant par l’étape S355 pour considérer un instant suivant de mesure, la réalisation de la Figure 4 permet de faire l’intégration de plusieurs mesures passées effectuées à des instants entre ‘t-T’ et l’instant courant ‘t’ (par exemple T=10s permettant de tenir compte de 80 mesures maximum) et de prendre une décision à l’instant t.

Comme il sera décrit par la suite, une décision de dégrader l’état de piste pourra être prise par sommation d’indicateurs ou coefficients quantitatifs (positifs ou négatifs) déterminés pour chacun des instants considérés et comparaison à une valeur seuil.

Un tel moyennage ou filtrage permet de faire abstraction de fluctuations transitoires des mesures locales d’état de piste.

En détails d’un mode de réalisation, l’étape S350 reçoit en entrée les deux distances D|0C(t) et D(EPref)(t) pour l’instant courant ‘t’. A l’étape S351, on compare des deux distances, par exemple en calculant une différence AD(t). A titre d’exemple, D(EPref)(t) = - V(t)2 / (2 * JX) comme évoqué plus haut, et Dioc(t) = - V(t)2 / (2 * 9,81 * AX(t)) où AX(t) est l’accélération longitudinale de l’aéronef mesurée à l’instant courant ‘t’.

Dans un mode de réalisation, on calcule tout d’abord la différence 5D entre les deux distances : 5D(t) = D|0C(t) - D(EPref)(t).

En variante, une différence relative AD est calculée, par exemple comme ratio d’allongement ou de réduction de la distance estimée d’arrêt : AD(t) = 100 * ôD(t) / D(EPref)(t) = 100 * (D,oc(t) - D(EPref)(t)) / D(EPre,)(t).

Cette différence relative permet par exemple d’exprimer simplement le pourcentage d’augmentation de la distance d’arrêt, entre celle prédite et celle déterminée localement.

Dans la suite on fera principalement référence à la différence relative AD, bien que la différence 5D puisse être également utilisée, avec de légères adaptations dans les calculs.

Compte tenu du bouclage par les étapes S354 et S355, la détermination de si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non comprend une pluralité de comparaisons entre respectivement chaque distance d’arrêt locale estimée D|0C(t) et une distance d’arrêt de référence correspondante D(EPref)(t) estimée à partir de la donnée de freinage de référence pour le même instant temporel.

Suite à l’étape S351, l’étape S352 consiste à déterminer un indicateur ou coefficient quantitatif, noté CoeffAD(t), pour AD(t).

La table ci-dessous illustre un exemple de table de correspondance associant, de façon discrète, un coefficient CoeffAD à une différence AD donnée. On voit que cette association consiste à comparer AD à une ou plusieurs valeurs seuils définies dans la première colonne.

Dans cette mise en œuvre, la valeur du coefficient est, d’une part, fonction de ladite différence relative AD, et, d’autre part, fonction de l’état de piste de référence. Bien entendu, l’un ou l’autre des critères peut être utilisé seul.

En effet, sur une piste sèche (EPref=DRY), CoeffAD(t) = 0,1 si AD(t) e [3 ; 6[, alors que CoeffAD(t) = 1 si AD(t) e [16 ; 25[.

De même, si AD(t) = 15, Coeff4D(t) = 0,4 lors que la piste est humide (EPref=WET), alors que CoeffAD(t) = 0,6 en cas de piste sèche. A noter qu’en variante à l’utilisation de la différence relative AD, la distance ôD peut être utilisée. Dans ce cas, les valeurs seuils de la première colonne de la table ci-dessus peuvent être ajustées, notamment pour tenir compte de la distance prédictive d’arrêt. Dans l’exemple ci-dessus, les valeurs seuils du tableau peuvent être multipliées par 100 * D(EPref)(t) lorsqu’il s’agit de comparer la différence ôD(t),

Selon un mode de réalisation, l’affectation d’un coefficient CoeffAD(t) à la différence AD(t) calculée est conditionnée à une vitesse minimale de l’aéronef et/ou à la présence, pendant une durée prédéfinie, d’une condition de freinage critique de l’aéronef correspondant à un freinage de l’aéronef limité par la friction de la piste ou l'adhérence à la piste.

Par exemple, la table ci-dessus est utilisée pour déterminer CoeffAD(t) lorsque la vitesse V de l’aéronef est supérieure à une vitesse seuil, 10 nœuds par exemple. Lorsque la vitesse V est inférieure à cette vitesse seuil (l’aéronef est en fin d’atterrissage ou roule sur les voies de roulage, taxiways), le coefficient CoeffAD(t) est directement mis à 0. On évite ainsi des traitements inutiles.

De même, il peut être considéré que la détermination de si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non n’a d’intérêt que si l’aéronef est en condition de freinage critique, c’est-à-dire en limite d’adhérence compte tenu de l’état de piste local. Cela a déjà été évoqué plus haut en lien avec l’étape S349.

Aussi, un registre de freinage critique peut être prévu (initialisé à 0 au début de la Figure 3), lequel registre est incrémenté à cette étape S352 si l’aéronef est en freinage critique à l’instant courant ‘t’. Compte tenu du bouclage par les étapes S354 et S355, la valeur du registre peut croître progressivement et dépasser une valeur seuil prédéfinie, par exemple 8.

Chaque fois que l’aéronef n’est pas en freinage critique à l’instant courant ‘t’, le registre peut être réinitialisé à 0. Ainsi le registre est représentatif d’une situation de freinage critique qui perdure.

Comme évoqué ci-dessus, l’affectation d’un coefficient CoeffAD(t) à la différence AD(t) calculée peut alors être conditionnée à la valeur de ce registre, et n’utiliser la table ci-dessus que lorsque le registre dépasse la valeur seuil prédéfinie. Autrement, le coefficient CoeffAD(t) est directement mis à 0, évitant des traitements inutiles.

Suite à l’étape S352, l’étape S353 prévoit d’évaluer un niveau moyen de dégradation de l’état de piste sur la fenêtre d’analyse [t-T ; T],

Pour ce faire, l’étape S353 calcule la somme des coefficients CoeffAD(t) déterminés pour chacun des instants de cette fenêtre d’analyse, depuis une dernière réinitialisation.

Compte tenu de la table ci-dessus, ce calcul comprend l’incrément d’un compteur X lorsqu’une desdites comparaisons S351 indique une différence entre la distance d’arrêt locale estimée et la distance d’arrêt de référence obtenue supérieure à une valeur seuil prédéterminée (environ 3 dans la table) _ en d’autres termes lorsque la décélération mesurée est moins bonne que celle attendue _, et le décrément du compteur lorsque la comparaison indique que la différence est inférieure à la valeur seuil prédéterminée _ en d’autres termes lorsque la décélération mesurée est meilleure que celle attendue.

Une mise en oeuvre simple de l’étape S353 consiste à ajouter CoeffAD(t) à la valeur courante du compteur X, et à lui retrancher CoeffAD(t-T-s), avec ε le pas entre deux mesures, si aucune initialisation de X n’a eu lieu depuis (en d’autres termes si X incluait bien CoeffAD(t-T-s)).

Puis à l’étape S354, il est déterminé si le compteur X, représentatif du niveau moyen de dégradation de l’état de piste sur la fenêtre d’analyse, indique une dégradation substantielle de l’état de piste en comparaison à EPref.

Pour ce faire, X est comparé à une valeur seuil, par exemple à 40 compte tenu des coefficients de la table ci-dessus.

Il est à noter que la valeur seuil peut être atteinte avant même que l’intégralité de la fenêtre d’analyse soit prise en compte (par exemple 40 mesures peuvent suffire en cas de forte dégradation, c’est-à-dire AD > 25).

Tant que le seuil n’a pas été atteint, l’instant suivant est considéré en bouclant sur l’étape S355. Dès que le seuil est atteint, signifiant que l’état de piste local est nettement dégradé par rapport à l’état de piste de référence, il est procédé à la mise à jour de l’état de piste de référence à l’étape S360 déjà décrite.

En outre, lors de cette étape, le compteur X est réinitialisé à 0, afin de commencer une nouvelle fenêtre d’analyse.

La Figure 5 est une illustration graphique de l’évolution de la distance d’arrêt et du niveau de freinage dans d’un scénario opérationnel d’atterrissage utilisant l’invention. Ce scénario peut notamment mettre en œuvre le mode de réalisation des Figures 3 et 4 où le procédé d’aide au pilotage s’appuie sur une pluralité de comparaison entre des distances d’arrêt prédictives et estimées de mesures courantes.

Dans ce scénario, un aéronef équipé d’un système d’aide au pilotage selon l’invention, comme par exemple celui décrit en référence à la Figure 1, est en approche d’une piste théoriquement recouverte de neige (EPref = COMPACTED SNOW).

Le système d’assistance au freinage 10 prend en compte cet état de piste EP et calcule une consigne de freinage ou alerte C(EPref = COMPACTED SNOW) mise en œuvre par un dispositif de freinage ou de restitution une fois au sol au cours d’une phase 1. Cette consigne de freinage ou alerte s’appuie sur une distance d’arrêt D(EPref = COMPACTED SNOW).

Au cours de la phase 0, l’état de piste local s’avère être de la neige compacte, l’aéronef arrivant à freiner à la consigne demandée (F=F’ - voir (c)). L’aéronef n’étant pas en condition de freinage critique (voir (b)), les coefficients CoeffAD(t) valent tous zéro (voir (d)). Le compteur X reste donc nul, et aucun changement d’état de piste n’est opéré (test S354 négatif).

Au cours de la phase 1, l’aéronef ayant avancé sur la piste, l’état de piste local apparaît plus dégradé que l’état de piste de référence EPref. En effet, l’aéronef ne freine pas assez (F’) par rapport à la consigne (F) : l’aéronef est en condition critique de freinage. Les distances D|0C(t) estimées sont donc supérieurs aux distances D(EPref)(t) prédites. Pendant cette phase, et après que la condition de freinage critique ait durée quelques instants (par exemple 8 instants), chaque CoeffAD(t) vaut une valeur positive dans l’exemple de la table ci-dessus, incrémentant progressivement le compteur χ. Lorsque celui-ci atteint la valeur seuil (test S354 positif à la fin de la phase 1), l’état de piste est mis à jour à l’état de piste suivant EPmaj=SNOW (voir (a)). L’aéronef débute la phase 2 sans freinage critique (CoeffAD=0). Puis rapidement la piste se dégrade à nouveau, l’aéronef se mettant en freinage critique (voir (b)) ce qui a pour effet, après quelques instants (8 par exemple), d’additionner des CoeffAD(t) positifs (voir (d)). La dégradation de la piste étant progressive (voir la courbe F’ progressive), les coefficients croissent progressivement par paliers (on a représenté seulement trois paliers sur la figure, alors que dans l’exemple de la table ci-dessus, jusqu’à six paliers peuvent apparaître selon la progressivité de la courbe F’ et selon l’amplitude finale de AD). Les coefficients CoeffAD(t) prennent une forte valeur car la dégradation de la piste est importante (EP|0C=ICY par exemple).

Le compteur X augmente donc progressivement, et lorsque celui-ci atteint la valeur seuil (test S354 positif à la fin de la phase 2), l’état de piste est mis à jour à l’état de piste suivant EPmaj=WrS (voir (a)).

Ce nouvel état de piste n’est pas représentatif de l’état de piste local. C’est pourquoi l’aéronef ne quitte par l’état de freinage critique en début de phase 3 (voir (b)). Le freinage étant toujours insuffisant (D|0C(t) > D(EPref)(t)), les coefficients CoeffAD(t) prennent une valeur positive inférieure par rapport à la phase 2.

Le compteur X augmente donc progressivement, et lorsque celui-ci atteint la valeur seuil (test S354 positif à la fin de la phase 3), l’état de piste est mis à jour à l’état de piste suivant EPmaj=ICY (voir (a)).

Lors de la phase 4, l’aéronef reste en condition de freinage critique mais suffisant (F=F’ et donc D|0C(t) est sensiblement égal à D(EPref)(t)). Les coefficients CoeffAD(t) prennent une valeur légèrement négative dans l’exemple du tableau ci-dessus. Le compteur X n’atteignant pas la valeur seuil, aucun changement ne se produit.

La phase 5 illustre alors le cas d’une amélioration des conditions de la piste. L’aéronef sort de la condition de freinage critique (voir (b) car F’ > F) et les coefficients CoeffAD(t) sont alors tous nuis.

Les exemples qui précèdent ne sont que des modes de réalisation de l’invention qui ne s’y limite pas.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d’aide au pilotage d’un aéronef en phase d’atterrissage, comprenant les étapes suivantes réalisées par l’aéronef : générer (S320) une donnée de freinage de référence (D(EPref)) en fonction d’un état de piste de référence (EPref) ; déterminer une information locale (D|0C) fonction d'un état de piste local (EPioc) caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage; lorsque l’information locale renseigne d’un état de piste local plus dégradé que l’état de piste de référence, mettre à jour (S360) l’état de piste de référence et générer une donnée de freinage mise à jour en fonction de l’état de piste mis à jour; et fournir la donnée de freinage de référence puis celle mise à jour le cas échéant en entrée d’un module d’assistance au freinage (12) apte à générer une consigne de freinage (C(EPref)) pour commander un dispositif de freinage de l’aéronef, le procédé étant caractérisé en ce que l’information locale comprend une distance d’arrêt locale (D|0C) estimée (S340) à partir de mesures locales effectuées dans l’aéronef, et en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes : obtenir (S325) une distance d’arrêt de référence (D(EPref)(t)) à partir de la donnée de freinage de référence, et comparer (S350, S351) la distance d’arrêt locale à la distance d’arrêt de référence pour déterminer (S354) si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite comparaison comprend une comparaison (S351) de la différence (5D, AD) entre la distance d’arrêt locale et la distance d’arrêt de référence avec une valeur seuil prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur seuil prédéterminée est fonction d’une distance entre l’aéronef et une fin de la piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la valeur seuil prédéterminée est fonction de l’état de piste de référence.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination de si l’état de piste local (EP|0C) est plus dégradé que l’état de piste de référence (EPref) ou non est fonction d’une pluralité de distances d’arrêt locales estimées pour une pluralité respective d’instants temporels consécutifs (t).
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la détermination comprend une pluralité de comparaisons entre respectivement chaque distance d’arrêt locale estimée (D|0C(t)) et une distance d’arrêt de référence correspondante (D(EPref)(t)) estimée à partir de la donnée de freinage de référence pour le même instant temporel (t).
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la détermination comprend l’incrément (S353) d’un compteur (Σ) lorsqu’une desdites comparaisons indique une différence (AD(t)) entre la distance d’arrêt locale estimée et la distance d’arrêt de référence obtenue supérieure à une valeur seuil prédéterminée, et le décrément du compteur lorsque la comparaison indique que la différence est inférieure à la valeur seuil prédéterminée.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la valeur d’incrément ou de décrément est fonction de ladite différence (AD(t)).
9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la valeur seuil prédéterminée et/ou la valeur d’incrément ou de décrément est fonction de l’état de piste de référence (EPref).
10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’incrément ou le décrément du compteur est conditionné à une vitesse minimale (V) de l’aéronef et/ou à la présence, pendant une durée prédéfinie, d’une condition de freinage critique de l’aéronef correspondant à un freinage de l’aéronef limité par la friction de la piste ou l'adhérence à la piste.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la condition de freinage critique est au moins l’une parmi : la différence entre une valeur de décélération commandée de l’aéronef et une valeur de décélération mesurée par l’aéronef dépasse un seuil prédéterminé ; le niveau d’enfoncement manuel d’une pédale de frein par un opérateur dépasse un seuil prédéterminé ; la différence entre un niveau de freinage commandé de l’aéronef et un niveau de freinage mesuré dans l’aéronef dépasse un seuil prédéterminé ; un système anti-patinage de l’aéronef est déclenché.
12. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’état de piste de référence (EPref) est mis à jour lorsque ledit compteur dépasse une valeur seuil.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la mise à jour de l’état de piste de référence comprend la dégradation de l’état de piste de référence d’un niveau seulement parmi une échelle d’états de piste.
14. Système (1) d’aide au pilotage d’un aéronef en phase d’atterrissage, le système étant embarqué dans l’aéronef et comprenant : un module (11) de génération d’une donnée de freinage de référence (D(EPref)) en fonction d’un état de piste de référence (EPref) ; un module (20) de détermination d’une information locale (D|0C) fonction d'un état de piste local (EP|0C) caractérisant une zone de piste sur laquelle l’aéronef roule lors de l’atterrissage; un module de mise à jour de l’état de piste de référence lorsque l’information locale renseigne d’un état de piste local plus dégradé que l’état de piste de référence, ledit module de génération (11) étant alors configuré pour générer une donnée de freinage mise à jour en fonction de l’état de piste mis à jour; et un module (12) d’assistance au freinage recevant en entrée la donnée de freinage de référence puis celle mise à jour le cas échéant, configuré pour générer une consigne de freinage pour commander un dispositif de freinage de l’aéronef, le système étant caractérisé en ce que l’information locale comprend une distance d’arrêt locale (D|0C) estimée à partir de mesures locales effectuées dans l’aéronef, et en ce qu’il comprend en outre : un module pour obtenir une distance d’arrêt de référence à partir de la donnée de freinage de référence, et un comparateur (30) pour comparer la distance d’arrêt locale à la distance d’arrêt de référence pour déterminer si l’état de piste local est plus dégradé que l’état de piste de référence ou non.
15. Aéronef comprenant au moins un système (1) d’aide au pilotage selon la revendication 14.