FR3049072A1 - Systeme d'affichage tete haute d'un aeronef - Google Patents

Abstract

Le système (10) d'affichage tête haute d'un aéronef (1) comporte un écran transparent (20), un projecteur (18) installé dans le cockpit (3) de l'aéronef de façon à projeter des images sur l'écran et un calculateur de commande (12) configuré pour commander la projection, par le projecteur, d'images comprenant des informations relatives à la navigation et au contrôle du vol de l'aéronef. Le système d'affichage comprend au moins un capteur (22) de direction du regard du pilote, la largeur de l'écran est supérieure à la largeur utile des images projetées par le projecteur sur l'écran et le calculateur est configuré pour commander la position latérale des images projetées par le projecteur, en fonction de la direction du regard du pilote.

Description

Système d’affichage tête haute d’un aéronef. L’invention est relative à un système d’affichage tête haute d’un aéronef, ainsi qu’à un aéronef comportant un tel système.

Certains aéronefs, en particulier des avions de transport de passagers et des avions de transport militaire, comportent un système d’affichage tête haute permettant à un pilote de visualiser des informations tout en regardant l’extérieur de l’aéronef à travers le pare-brise du cockpit. Un tel système est généralement appelé HUD (« Head Up Display» en anglais). De façon usuelle, un système de visualisation tête haute comporte : - un écran transparent disposé entre d’une part la tête du pilote lorsque le pilote est installé dans une position de pilotage de l’aéronef et, d’autre part le pare-brise de l’aéronef, - un projecteur installé dans le cockpit de l’aéronef de façon à projeter des images sur l’écran, et - un calculateur de commande relié à des systèmes de navigation et de contrôle du vol de l’aéronef, ce calculateur étant configuré pour commander la projection, par le projecteur, d’images comprenant des informations relatives à la navigation et au contrôle du vol de l’aéronef.

Le pilote peut ainsi visualiser ces informations sans détourner son regard de l’extérieur de l’aéronef. La figure 1 illustre un exemple d’affichage conventionnel sur un écran d’un système d’affichage tête haute d’un aéronef. Dans une image 8 projetée sur l’écran, cet affichage comprend une échelle d’altitude 30, une échelle de vitesse verticale 32, une échelle d’angle de roulis 34, une échelle d’angle d’incidence 36, une échelle de cap 38 et une représentation du vecteur vitesse 40 de l’aéronef. Certaines informations, telles que notamment la représentation du vecteur vitesse 40, sont affichées en superposition de l’environnement extérieur de l’aéronef visible à travers le pare-brise. Pour cela, le système d’affichage tête haute est généralement installé de telle façon que le pilote regarde sensiblement le centre des images projetées sur l’écran lorsque la direction de son regard est orientée selon l’axe longitudinal de l’aéronef. Une telle direction de son regard est appropriée dans la plupart des phases de pilotage de l’aéronef. Toutefois, dans certaines circonstances particulières, notamment en présence de vent latéral lors d’une approche en vue d’un atterrissage, la direction du regard du pilote peut être orientée selon une autre direction. Dans un tel cas, l’avion vole « en crabe » lors de l’approche et par conséquent l’axe longitudinal de la piste d’atterrissage ne coïncide pas avec l’axe longitudinal de l’aéronef. Or, pendant l’approche, le pilote surveille la position de la piste d’atterrissage à travers le pare-brise, ce qui l’oblige à détourner son regard du centre de l’écran d’affichage tête haute. Pour consulter les informations affichées sur celui-ci, il peut être amené à détourner son regard de la piste d’atterrissage. De plus, selon la valeur de l’angle entre l’axe longitudinal de l’aéronef et l’axe longitudinal de la piste d’atterrissage, une représentation 42 de la piste d’atterrissage sur l’écran (qui est affichée de façon conforme à la position réelle de la piste d’atterrissage visible à travers le pare-brise), ainsi que le vecteur vitesse 40, peuvent interférer avec l’affichage d’autres informations restées fixes sur l’écran, par exemple l’échelle d’altitude 30 comme représenté sur la figure 2. EXPOSE DE L’INVENTION :

La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ces problèmes. Elle concerne un système d’affichage tête haute d’un aéronef, ce système comportant : - un écran transparent disposé entre d’une part la tête d’un pilote lorsque ce pilote est installé dans une position de pilotage de l’aéronef et, d’autre part un pare-brise de l’aéronef, - un projecteur installé dans le cockpit de l’aéronef de façon à projeter des images sur l’écran, et - un calculateur de commande relié à des systèmes de navigation et de contrôle du vol de l’aéronef, ce calculateur étant configuré pour commander la projection, par le projecteur, d’images comprenant des informations relatives à la navigation et au contrôle du vol de l’aéronef.

Ce système d’affichage est remarquable en ce que : - le système d’affichage comprend au moins un capteur de direction du regard du pilote, - la largeur de l’écran est supérieure à la largeur utile des images projetées par le projecteur sur cet écran, et - le calculateur est configuré pour commander la position latérale des images projetées par le projecteur, en fonction de la direction du regard du pilote.

Ainsi, grâce à ce système, les images sont affichées sur l’écran à une position latérale fonction de la direction du regard du pilote. Celui-ci peut ainsi visualiser les informations affichées sur l’écran même lorsque la direction de son regard ne coïncide pas avec l’axe longitudinal de l’aéronef. Dans l’exemple précité d’une approche avec vent latéral, il peut surveiller la piste d’atterrissage à travers le pare-brise, tout en visualisant les informations affichées sur l’écran.

De façon avantageuse, la position latérale d’une image commandée par le calculateur est telle que l’image est centrée autour d’une droite verticale coupant la direction du regard du pilote.

Dans un mode de réalisation, le projecteur est configuré pour répondre à une commande de position latérale des images projetées sur l’écran. Pour cela, selon une première variante, le projecteur est installé dans le cockpit au moyen d’un dispositif commandable permettant d’orienter la direction de projection des images. Selon une deuxième variante, le projecteur comporte un dispositif optique commandable permettant d’orienter la direction de projection des images.

Dans un autre mode de réalisation, le projecteur est configuré pour projeter des images dont la largeur est supérieure à la largeur utile des images projetées. De façon avantageuse, le calculateur est alors configuré pour commander la position latérale d’une partie utile des images projetées, cette partie utile correspondant à la largeur utile des images projetées. L’invention est également relative à un aéronef comportant un système d’affichage tête haute tel que précité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées.

Les figures 1 et 2, déjà décrites, illustrent des exemples d’affichage sur un écran d’un système d’affichage tête haute d’un aéronef conforme à l’art antérieur.

La figure 3 illustre de façon simplifiée un aéronef comportant un cockpit.

La figure 4 représente un système d’affichage tête haute d’un aéronef, conforme à un mode de réalisation de l’invention.

Les figures 5 et 6 illustrent des exemples d’affichage sur un écran d’un système d’affichage tête haute, conforme à un mode de réalisation de l’invention. L’aéronef 1 représenté sur la figure 3 comporte un système d’affichage tête haute dans un cockpit 3 de l’aéronef. Comme représenté sur la figure 4, le système d’affichage tête haute 10 comporte un calculateur de commande 12 (libellé CALC sur la figure) dont une sortie est reliée à un projecteur 18 (libellé PROJ sur la figure) par une liaison 19. Le calculateur 12 est relié en entrée à un ensemble de systèmes de l’aéronef, par exemple à un système 13 d’acquisition de paramètres de l’aéronef de type ADIRS (« Air Data Inertial Reference System » en anglais), à un système de gestion de vol 14 de type FMS (« Flight Management System » en anglais) et à un système de contrôle du vol 16 de type FCS (« Flight Control System » en anglais), respectivement par des liaisons 11, 15 et 17. Le calculateur 12 est également relié en entrée à des capteurs 22 de direction du regard, par une liaison 21. De façon particulière, ces capteurs correspondent à des caméras. Le calculateur 12, ainsi que le calculateur de gestion de vol 14 et le calculateur de contrôle du vol 16 sont par exemple localisés dans une baie avionique 2 de l’aéronef. Le système d’affichage tête haute 10 comporte également un écran transparent 20 (libellé DISP sur la figure) disposé dans le cockpit entre d’une part la tête d’un pilote lorsque ce pilote est installé dans une position de pilotage de l’aéronef et, d’autre part un pare-brise de l’aéronef. Le projecteur 18 est installé dans le cockpit 3 de l’aéronef de façon à projeter des images sur l’écran 20. La largeur de l’écran 20 est supérieure à la largeur utile des images projetées par le projecteur 18 sur cet écran.

En fonctionnement, le calculateur 12 acquiert des informations du système 13 de type ADIRS par la liaison 11, du système de gestion de vol 14 par la liaison 15 et du système de contrôle du vol 16 par la liaison 17. En fonction desdites informations, le calculateur commande la projection, par le projecteur 18, d’images comprenant des informations relatives à la navigation et au contrôle du vol de l’aéronef. Le calculateur 12 acquiert également des informations des capteurs 22 de direction du regard, grâce auxquelles il détermine la direction du regard du pilote, par exemple en utilisant une technique connue d’oculométrie (« gaze tracking » en anglais). Le calculateur commande la position latérale des images projetées par le projecteur, en fonction de la direction du regard du pilote.

Dans l’exemple illustré par la figure 5, l’écran transparent 20 est installé dans le cockpit 3 de l’aéronef au moyen d’une patte de fixation 20a. Le projecteur 18 projette de façon répétitive des images sur l’écran 20. La largeur utile d’une image correspond à la largeur du cadre 8a représenté sur la figure, ce cadre délimitant une partie utile de l’image. La largeur de l’écran 20 est supérieure à la largeur utile d’une image de façon à permettre un réglage de la position latérale de l’image projetée sur l’écran : le calculateur 12 peut ainsi commander la position latérale de l’image en fonction de la direction du regard du pilote. Dans l’exemple représenté sur la figure, la direction du regard du pilote correspond sensiblement à l’axe longitudinal de l’aéronef, illustré par une ligne 44. Par conséquent, l’image est sensiblement centrée autour de la ligne 44. Le pilote voit ainsi l’ensemble des informations affichées lorsqu’il regarde à travers le pare-brise de l’aéronef. De façon avantageuse, la ligne 44 est située sensiblement au centre de l’écran, considéré selon sa largeur. De façon particulière, l’image comporte au moins un symbole lié à la géométrie de l’aéronef, tel qu’un symbole 41 dit de maquette aéronef, aligné avec l’axe longitudinal de l’aéronef.

Un autre exemple illustré par la figure 6, correspond à une approche en vue d’un atterrissage en présence de vent latéral, comme dans l’exemple déjà décrit en référence à la figure 2. La direction du regard du pilote ne correspond alors pas à l’axe longitudinal de l’aéronef. Cette direction est illustrée par une ligne verticale 45 sur la figure. L’image est sensiblement centrée autour de la ligne 45, de telle façon que le pilote voit l’ensemble des informations affichées lorsqu’il regarde la piste d’atterrissage à travers le pare-brise de l’aéronef. De plus, la représentation 42 de la piste d’atterrissage, affichée en superposition de la piste d’atterrissage visible par le pilote à travers le pare-brise, est située sensiblement au centre de la partie utile de l’image : elle n’interfère donc pas avec l’affichage d’autres informations sur l’écran. De façon avantageuse, lorsque l’image comporte un symbole lié à la géométrie de l’aéronef, tel que le symbole 41 de la figure 5, ce symbole n’est pas déplacé latéralement lorsque la position latérale de l’image est commandée en fonction de la direction du regard du pilote. Par exemple, le symbole 41 reste aligné avec l’axe longitudinal de l’aéronef. Avantageusement encore, l’affichage dudit symbole est inhibé, comme illustré par la figure 6, lorsqu’il risquerait d’interférer avec l’affichage d’un autre élément de l’image, en l’occurrence l’échelle de vitesse verticale 32.

Dans un mode avantageux de réalisation, les capteurs 22 de direction du regard sont installés solidaires de l’afficheur 20 ou d’un support de l’afficheur 20.

Dans un mode particulier de réalisation, le calculateur de commande 12 ne commande la position latérale des images projetées par le projecteur, en fonction de la direction du regard du pilote, que si la direction du regard du pilote est maintenue pendant au moins une durée prédéterminée, par exemple égale à 2 secondes. Si la direction du regard du pilote n’est pas maintenue pendant au moins cette durée prédéterminée, le calculateur 12 commande la projection des images de façon conventionnelle, c'est-à-dire centrées autour de l’axe longitudinal de l’aéronef. De façon avantageuse, le calculateur 12 réalise un filtrage temporel de la direction du regard du pilote de façon à permettre une bonne stabilité des images projetées.

Dans un autre mode particulier de réalisation, pouvant être combiné avec le précédent, le calculateur de commande 12 ne commande la position latérale des images projetées par le projecteur, en fonction de la direction du regard du pilote, que si un angle entre la direction du regard du pilote et l’axe longitudinal de l’aéronef est supérieur à une valeur prédéterminée, par exemple égale à 5 degrés. Sinon, le calculateur 12 commande la projection des images de façon conventionnelle, c'est-à-dire centrées autour de l’axe longitudinal de l’aéronef. Cela permet d’améliorer la stabilité des images projetées lorsque la direction du regard du pilote est voisine de l’axe longitudinal de l’aéronef.

Dans un mode de réalisation, le projecteur 18 est configuré pour répondre à une commande de position latérale des images projetées sur l’écran, issue du calculateur 12. Pour cela, selon une première variante, le projecteur est installé dans le cockpit au moyen d’un dispositif commandable permettant d’orienter la direction de projection des images. Le dispositif commandable correspond avantageusement à un dispositif motorisé. Selon une deuxième variante, le projecteur est installé fixe dans le cockpit et il comporte un dispositif optique commandable permettant d’orienter la direction de projection des images.

Dans un autre mode de réalisation, le projecteur est configuré pour projeter des images dont la largeur est supérieure à la largeur utile des images projetées. De façon avantageuse, la largeur des images correspond sensiblement à la largeur de l’écran 20. Le calculateur est alors configuré pour commander la position latérale (à l’intérieur des images projetées) de la partie utile des images projetées. Les images projetées sont telles que des informations ne sont affichées que dans ladite partie utile. Ainsi, le réglage de la position latérale des images en fonction de la direction du regard du pilote ne nécessite aucune action mécanique au niveau du projecteur, qui peut être statique tant en ce qui concerne sa fixation dans le cockpit qu’en ce qui concerne son optique.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1- Système (10) d’affichage tête haute d’un aéronef (1), ce système comportant : -un écran transparent (20) disposé entre d’une part la tête d’un pilote lorsque ce pilote est installé dans une position de pilotage de l’aéronef et, d’autre part un pare-brise de l’aéronef, -un projecteur (18) installé dans le cockpit (3) de l’aéronef de façon à projeter des images sur l’écran, et - un calculateur de commande (12) relié à des systèmes de navigation (14) et de contrôle du vol (16) de l’aéronef, ce calculateur étant configuré pour commander la projection, par le projecteur, d’images comprenant des informations relatives à la navigation et au contrôle du vol de l’aéronef, caractérisé en ce que : - le système d’affichage comprend au moins un capteur (22) de direction du regard du pilote, - la largeur de l’écran est supérieure à la largeur utile des images projetées par le projecteur sur cet écran, et - le calculateur est configuré pour commander la position latérale des images projetées par le projecteur, en fonction de la direction du regard du pilote.
2. 2- Système d’affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position latérale d’une image commandée par le calculateur est telle que l’image est centrée autour d’une droite verticale (45) coupant la direction du regard du pilote.
3. 3- Système d’affichage selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le projecteur est configuré pour répondre à une commande de position latérale des images projetées sur l’écran.
4. 4- Système d’affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le projecteur est installé dans le cockpit au moyen d’un dispositif commandable permettant d’orienter la direction de projection des images.
5. 5- Système d’affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le projecteur comporte un dispositif optique commandable permettant d’orienter la direction de projection des images.
6. 6- Système d’affichage selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le projecteur est configuré pour projeter des images dont la largeur est supérieure à la largeur utile des images projetées.
7. 7- Système d’affichage selon la revendication 6 caractérisé en ce que le calculateur est configuré pour commander la position latérale d’une partie utile (8a) des images projetées, cette partie utile correspondant à la largeur utile des images projetées.
8. 8- Aéronef (1) comportant un système d’affichage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.