FR3061343A1 - Systeme d'aide a l'atterrissage d'un aeronef a voilure tournante sur une plateforme offshore - Google Patents

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Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des systèmes d'aide à l'atterrissage (1) d'un aéronef à voilure tournante sur une plateforme offshore. Le système selon l'invention comprend : - un calculateur de vol (10) ; - un système de géolocalisation (11) ; - un radar météo (12) ; - une base de données (13) comportant les informations de ladite plateforme offshore ; - un radar de détection (14) des objets situés dans l'environnement immédiat ; - un transpondeur maritime (15) ; - un système de visualisation (16) présentant sur un dispositif de visualisation une représentation en vue de dessus (20) de la zone survolée comportant les informations issues des dispositifs précédents ; - une interface homme-machine (17) avec le calculateur de vol proposant, en fonction de la représentation en vue de dessus de la zone survolée, de continuer le vol, de l'interrompre ou de modifier les paramètres d'approche de l'aéronef à voilure tournante.

Description

Titulaire(s) :
THALES Société anonyme.
O Demande(s) d’extension :
® Mandataire(s) : MARKS & CLERK FRANCE Société en nom collectif.
(54) SYSTEME D'AIDE A L'ATTERRISSAGE D'UN AERONEF A VOILURE TOURNANTE SUR UNE PLATEFORME OFFSHORE.
FR 3 061 343 - A1 (57) Le domaine général de l'invention est celui des systèmes d'aide à l'atterrissage (1) d'un aéronef à voilure tournante sur une plateforme offshore. Le système selon l'invention comprend:
- un calculateur de vol (10) ;
- un système de géolocalisation (11);
- un radar météo (12);
- une base de données (13) comportant les informations de ladite plateforme offshore;
- un radar de détection (14) des objets situés dans l'environnement immédiat;
- un transpondeur maritime (15);
- un système de visualisation (16) présentant sur un dispositif de visualisation une représentation en vue de dessus (20) de la zone survolée comportant les informations issues des dispositifs précédents;
- une interface homme-machine (17) avec le calculateur de vol proposant, en fonction de la représentation en vue de dessus de la zone survolée, de continuer le vol, de l'interrompre ou de modifier les paramètres d'approche de l'aéronef à voilure tournante.
Figure FR3061343A1_D0001
Figure FR3061343A1_D0002
Système d’aide à l’atterrissage d’un aéronef à voilure tournante sur une plateforme offshore
Le domaine de l’invention est celui des systèmes d’aide à l’atterrissage sur plateforme en mer ou offshore pour aéronefs à voilure tournante. Ces systèmes sont mis en oeuvre dans la phase d’approche et d’appontage de ce type d’aéronefs. Ceux-ci peuvent être des hélicoptères ou des drones.
L’appontage sur plateforme offshore est une manœuvre délicate pour plusieurs raisons. D’une part, la surface d’atterrissage est nécessairement réduite. Par ailleurs, il peut exister un certain nombre d’obstacles sur le trajet de l’hélicoptère ou du drone. Ceux-ci peuvent être fixes ou mobiles lorsqu’il s’agit de navires évoluant dans l’environnement proche de la plateforme. Les conditions météorologiques en mer, en particulier la force et la direction du vent, peuvent également être défavorables. Cependant, malgré ces conditions difficiles, il est important qu’un maximum d’approches aboutisse pour des raisons évidentes de coût et de sécurité des équipages.
Face à ce problème, les autorités de certification aérienne ont édicté un certain nombre de réglementations de façon à sécuriser ce type d’approche. On citera notamment I’ « Advisory Circuler » AC 90-80C intitulée « Approval of Offshore Standard Instrument Operations (OASP), Airborne Radar Operations (ARO), and Helicopter En Route Descent Areas (HEDA) » édictée par l’agence américaine « FAA », acronyme de « Fédéral Aviation Administration ».
Un certain nombre de solutions techniques ont été proposées pour réaliser cette phase d’approche. Le brevet US 8 442 706 intitulé “Module for integrated approach to an offshore facility” propose une méthode permettant de sécuriser la trajectoire d’approche à partir de données de pilotage comme la distance d’approche ou la vitesse de descente. L’inconvénient de cette solution est qu’elle ne prend pas en compte les obstacles et les conditions météorologiques. Au vu de ces difficultés qui peuvent être mal évaluées, un équipage peut alors prendre la décision d’annuler un atterrissage.
Généralement, le pilote réalise l’approche en s’aidant de son « FMS », acronyme de « Flight Management System » ou de son « AFCS », acronyme de « Aircraft Flight Control System » pour planifier sa trajectoire. II utilise également le radar de façon à détecter la plateforme et les objets et navires situés dans son environnement immédiat. Ce type d’approche est souvent réalisé en partie manuellement ou avec les modes supérieurs de l’AFCS comme le pilote automatique qui permet d’assurer une tenue de vitesse, de cap ou d'altitude.
Le brevet EP2811358 intitulé «Procédé d’approche d’une plateforme » décrit une telle méthode permettant de réaliser de façon automatique ou semi-automatique une approche d’une plateforme offshore. Cette approche prend en compte la position réelle de la plateforme et les objets situés dans le couloir d’approche. Cette méthode permet au système, en fonction du niveau d’incertitude sur la localisation de la plateforme et du niveau de danger de certains objets comme les navires entrant ou sortant du couloir d’approche de déterminer automatiquement si la procédure en cours peut être conservée, modifiée ou annulée.
Les défauts de cette solution sont :
- Risque de confusion : le radar ne permet pas de discriminer clairement la plateforme d’appontage des obstacles comme les navires présents dans la zone. II peut y avoir alors un risque de confusion entre la plateforme et les obstacles proches dans la zone d’approche et d’appontage ;
- Absence d’anticipation : Les obstacles présents sont perçus par le pilote ou par le radar au dernier moment dans la phase finale de l’approche. Si un obstacle est présent, le temps pour prendre une décision comme continuer l’appontage, modifier la trajectoire d’appontage ou remettre les gaz est très court ;
- Complexité des marges de sécurité: II est difficile de connaître les écarts entre la trajectoire et les obstacles. Toute décision concernant la procédure en cours devient difficile à prendre ;
- Complexité des changements de planification : Suite à la détection d’un obstacle ou à une remise de gaz, une nouvelle planification d’une approche tenant compte de la nouvelle situation peut rapidement devenir complexe.
- Absence de contrôle de cohérence de la trajectoire et de la position afin d’alerter l’équipage en cas de problème ;
- Absence de vérification de la position de la plateforme avec les coordonnées géolocalisées théoriques.
Le système d’aide à l’atterrissage d’un hélicoptère ou d’un drone sur une plateforme offshore selon l’invention ne présente pas ces différents inconvénients. En effet, ce système permet de présenter toutes les informations utiles permettant d’anticiper son atterrissage et de le réaliser en toute sécurité tout en évitant les interruptions d’approche intempestives.
Plus précisément, l’invention a pour objet un système d’aide à l’atterrissage d’un aéronef à voilure tournante sur une plateforme offshore, ledit système comprenant au moins :
- un calculateur de vol ;
- un système de géolocalisation ;
- un radar météo ;
- une base de données comportant au moins les coordonnées et les secteurs d’approche correspondant à ladite plateforme offshore ;
- un radar de détection des objets situés dans l’environnement immédiat de l’aéronef à voilure tournante et de celui de la plateforme ;
- un transpondeur maritime ;
- un système de visualisation présentant sur un dispositif de visualisation une représentation en vue de dessus de la zone survolée, ladite représentation comportant au moins une représentation de la position de l’aéronef à voilure tournante à l’instant courant, de la représentation de la position géolocalisée de la plateforme offshore, de la trajectoire d’approche calculée dudit aéronef à voilure tournante entre sa position à l’instant courant et la position de la plateforme, des différents échos fournis par le radar de détection, de la position du ou des navires fournies par le transpondeur maritime et une indication de la direction et de la force du vent au voisinage de ladite plateforme ;
caractérisé en ce que ledit système d’aide à l’atterrissage comporte une interface homme-machine avec le calculateur de vol proposant, en fonction de la représentation en vue de dessus de la zone survolée, de continuer le vol, de l’interrompre ou de modifier les paramètres d’approche dudit aéronef à voilure tournante.
Avantageusement, les paramètres d’approche modifiés sont l’orientation de l’axe d’approche et/ou la distance d’approche.
Avantageusement, si aucun écho radar n’est situé dans un périmètre déterminé entourant la position géolocalisée de ladite plateforme, l’interface homme-machine propose l’interruption du vol.
Avantageusement, la représentation de la position géolocalisée de la plateforme offshore comporte un secteur angulaire interdit, la direction finale de la trajectoire d’approche étant située en dehors de ce secteur angulaire interdit.
Avantageusement, la représentation en vue de dessus comporte un couloir de sécurité d’une largeur déterminée entourant la trajectoire d’approche.
Avantageusement, la représentation en vue de dessus comporte la position du ou des navires à l’instant courant et au moins une indication de leur position à un instant déterminé du futur.
Avantageusement, l’interface homme-machine comporte une boîte de dialogue graphique disposée au voisinage ou en superposition de la représentation en vue de dessus de la zone survolée.
Avantageusement, la représentation comporte une vue tridimensionnelle de la plateforme offshore.
Avantageusement, l’aéronef à voilure tournante est un hélicoptère et ledit système d’aide à l’atterrissage est embarqué à bord dudit hélicoptère.
Avantageusement, l’aéronef à voilure tournante est un drone et tout ou partie du système d’aide à l’atterrissage est monté dans une station au sol.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :
La figure 1 représente le synoptique d’un système d’aide à l’atterrissage selon l’invention ;
La figure 2 représente une vue selon l’invention de dessus de la zone survolée par l’hélicoptère ;
La figure 3 représente une vue partielle agrandie de la vue de dessus précédente dans une première configuration ;
La figure 4 représente une vue partielle agrandie de la vue de dessus précédente dans une seconde configuration ;
La figure 5 représente une interface graphique homme-machine selon l’invention.
A titre d’exemple non limitatif, le synoptique d’un système d’aide à l’atterrissage selon l’invention est représenté sur la figure 1. Le système selon l’invention s’applique à tous types d’aéronefs à voilure tournante et en particulier aux hélicoptères et aux drones. Le synoptique de la figure 1 s’applique plus spécifiquement à un hélicoptère. Dans ce cas, le système d’aide à l’atterrissage est embarqué à bord dudit hélicoptère. Dans le cas d’un drone, tout ou partie du système d’aide à l’atterrissage décrit dans la figure 1 est monté dans une station au sol.
Le système d’aide à l’atterrissage 1 de la figure 1 comporte :
- un calculateur de vol 10;
- un système de géolocalisation 11 ;
- un radar météo 12 ;
- une base de données 13 ;
- un radar de détection 14 ;
- un transpondeur maritime 15;
- un système de visualisation 16 ;
- une interface homme-machine 17.
Le calculateur de vol 10 est généralement le « FMS » du porteur, FMS étant l’acronyme de « Flight Management System ». Dans le cadre de l’invention, sa première fonction est de planifier et de calculer une trajectoire d’approche et de remise des gaz. Sa seconde fonction est d’afficher les différentes données nécessaires sur le système de visualisation 16.
Le système de positionnement 11 permet de géolocaliser l’aéronef en latitude/longitude. Ce système est généralement de type « GPS », acronyme de « Global Positioning System ».
Le radar météo 12 détermine les conditions météorologiques et notamment la force et la direction du vent sur la plateforme d’appontage.
La base de données 13 comporte la liste des plateformes offshores, leurs positions et leurs secteurs d’approche autorisés. Elle peut également comporter une représentation tridimensionnelle des différentes plateformes.
Le radar 14 détecte en temps réel les objets solides présents sur la mer dans la zone de la plateforme.
Le transpondeur maritime 15 de type «AIS», acronyme de « Automatic Identification System » géolocalise les navires et balises présentes en mer et permet de déterminer leurs vitesses et leurs directions s’ils se déplacent.
Le système de visualisation 16 est généralement un des dispositifs de visualisation de la planche de bord de l’hélicoptère. Il affiche principalement une représentation en vue de dessus de la zone survolée par l’hélicoptère.
L’interface homme-machine 17 permet, en fonction des informations présentées sur le système de visualisation de gérer la suite du vol. Généralement, elle comporte une boîte de dialogue graphique. Celle-ci peut être commandée soit au moyen d’un « CCD » ou « Cursor Control Device » ou une surface tactile disposée sur l’écran de visualisation.
Les figures 2 représente une vue 20 selon l’invention de dessus de la zone survolée par l’hélicoptère. Les figures 3 et 4 sont des vues partielles agrandies du cadre en pointillés figurant sur la figure 2. Ces deux vues représentent deux configurations différentes. L’arrangement et le type des symboles représentés sur ces différentes figures sont donnés à titre indicatif et peuvent être modifiés selon l’utilisation ou le porteur tout en restant dans le cadre de cette invention.
La vue 20 comporte :
- un repère orienté 21 qui a la forme d’un cercle sur la figure 2 ;
- une représentation 22 de la position de l’hélicoptère à l’instant courant ;
- une représentation 31 de la position géolocalisée de la plateforme offshore. Elle est représentée par un H majuscule cerclé sur les figures 2, 3 et 4 ;
- un cercle 32 centré sur ladite représentation 31 et dont le rayon est représentatif de l’incertitude de positionnement de la plateforme par rapport à sa position vraie ;
- un secteur angulaire 34 interdit représenté en gris sur les figures 2, 3 et 4, la direction finale de la trajectoire d’approche étant située en dehors de ce secteur angulaire interdit ;
- une indication de la direction et de la force du vent au voisinage de la plateforme offshore. Cette indication est représentée par un vecteur orienté 35 sur les figures 2 à 4 ;
- une représentation 23 de la trajectoire d’approche calculée de l’hélicoptère entre sa position à l’instant courant et la position de la plateforme ;
- un couloir de sécurité 26 d’une largeur déterminée entourant la trajectoire d’approche 23. Ce couloir est représenté par deux traits en pointillés parallèles entourant la trajectoire d’approche ;
- des différents échos 25 et 33 fournis par le radar de détection. Ils sont représentés par des zones arrondies sur les différentes figures ;
- la position du ou des navires fournies par le transpondeur maritime. Celles-ci sont représentées par des flèches 24 à empennage noir orientées sur la figure 2.
Cette vue peut comporter tout autre information utile à l’atterrissage de l’hélicoptère. A titre d’exemple, elle peut comporter une vue tridimensionnelle de la plateforme offshore avec, en particulier la position des grues.
Cette vue de dessus peut être complétée par une vue dans un plan de coupe vertical qui permet d’afficher, à titre d’exemple, le plan de vol dans ce dit plan de coupe avec les différentes altitudes de l’aéronef, les hauteurs des différents obstacles présents sur la trajectoire et leur dangerosité.
Cette représentation en vue de dessus donne ainsi à l’utilisateur toutes les informations nécessaires pour qu’il puisse gérer correctement sa fin de trajectoire et son appontage.
A cette fin, le système d’aide à l’atterrissage comporte une interface homme-machine avec le calculateur de vol proposant, en fonction de la représentation en vue de dessus de la zone survolée, de continuer le vol, de l’interrompre ou de modifier les paramètres d’approche de l’hélicoptère. Ainsi, l’interface homme-machine peut comporter une boîte de dialogue graphique disposée, par exemple, sur le même écran, au voisinage ou en superposition de la représentation en vue de dessus de la zone survolée. Celle-ci peut être commandée soit au moyen d’un CCD ou d’une surface tactile disposée sur l’écran de visualisation.
Une telle boîte de dialogue 40 est représentée en figure 5. A titre d’exemple, elle comporte trois sous-fenêtres 41, 42 et 43. La première fenêtre 41 est un bandeau qui gère cette boîte de dialogue. Ce bandeau permet en particulier d’adresser une pluralité de sous-menus qui sont affichés dans la seconde fenêtre 42. Un sous-menu peut comporter, par exemple, une liste de paramètres de vol. La troisième fenêtre donne alors les informations d’un paramètre de vol sélectionné. Les paramètres importants sont principalement l’orientation de l’axe d’approche et/ou l’offset d’approche ou distance d’approche de l’hélicoptère. Ces paramètres peuvent être amendés ou validés par les moyens de commande.
Les figures 3 et 4 illustrent un premier exemple d’utilisation du système d’aide à l’atterrissage selon l’invention. Sur la figure 3, le radar indique un écho 33 au voisinage de la position théorique 31 et à l’intérieur du cercle d’incertitude 32. On peut donc raisonnablement estimer que la plateforme se trouve à sa position théorique. La procédure d’approche peut continuer. Sur la figure 4, le radar indique un écho 33 mais situé à l’extérieur du cercle d’incertitude 32. La plateforme ne se trouve donc à sa position théorique. La procédure d’approche doit s’interrompre.
A titre de second exemple, la position, la direction et la vitesse indiquée d’un navire 24 montre que celui-ci est actuellement en dehors du couloir de sécurité mais qu’il va traverser ce couloir de sécurité à des instants voisins de ceux de l’hélicoptère. La trajectoire doit être modifiée. A contrario, la position, la direction et la vitesse indiquée d’un navire montre que celui-ci est actuellement à l’intérieur du couloir de sécurité mais qu’il aura quitté ce couloir de sécurité à l’instant où l’hélicoptère le traversera. La 5 trajectoire peut être maintenue.
Ce type de présentation laisse donc l’initiative à l’utilisateur de gérer comme il l’entend son appontage en offrant une certaine souplesse que ne peuvent offrir des mécanismes de décision basés uniquement sur 10 des informations issus de capteurs et des logiciels de sécurisation obéissant nécessairement à des règles simples tout en garantissant une sécurité d’appontage élevée.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système d’aide à l’atterrissage (1) d’un aéronef à voilure tournante sur une plateforme offshore, ledit système comprenant au moins :
    - un calculateur de vol (10) ;
    - un système de géolocalisation (11) ;
    - un radar météo (12) ;
    - une base de données (13) comportant au moins les coordonnées et les secteurs d’approche correspondant à ladite plateforme offshore ;
    - un radar de détection (14) des objets situés dans l’environnement immédiat de l’aéronef à voilure tournante et de celui de la plateforme ;
    - un transpondeur maritime (15) ;
    - un système de visualisation (16) présentant sur un dispositif de visualisation une représentation (20) en vue de dessus de la zone survolée, ladite représentation comportant au moins une représentation de la position (22) de l’aéronef à voilure tournante à l’instant courant, de la représentation de la position géolocalisée (31) de la plateforme offshore, de la trajectoire d’approche (23) calculée dudit aéronef à voilure tournante entre sa position à l’instant courant et la position de la plateforme, des différents échos (25, 33) fournis par le radar de détection, de la position (24) du ou des navires fournies par le transpondeur maritime et une indication (35) de la direction et de la force du vent au voisinage de ladite plateforme ;
    caractérisé en ce que ledit système d’aide à l’atterrissage comporte une interface homme-machine (17) avec le calculateur de vol proposant, en fonction de la représentation en vue de dessus de la zone survolée, de continuer le vol, de l’interrompre ou de modifier les paramètres d’approche dudit aéronef à voilure tournante.
  2. 2. Système d’aide à l’atterrissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres d’approche modifiés sont l’orientation de l’axe d’approche et/ou la distance d’approche.
  3. 3. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, si aucun écho radar n’est situé dans un périmètre déterminé (32) entourant la position géolocalisée de ladite plateforme, l’interface homme-machine propose l’interruption du vol.
  4. 4. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la représentation de la position géolocalisée de la plateforme offshore comporte un secteur angulaire (34) interdit, la direction finale de la trajectoire d’approche étant située en dehors de ce secteur angulaire interdit.
  5. 5. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la représentation en vue de dessus comporte un couloir de sécurité (26) d’une largeur déterminée entourant la trajectoire d’approche.
  6. 6. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la représentation en vue de dessus comporte la position du ou des navires à l’instant courant et au moins une indication de leur position à un instant déterminé du futur.
  7. 7. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’interface homme-machine (17) comporte une boîte de dialogue (40) graphique disposée au voisinage ou en superposition de la représentation en vue de dessus de la zone survolée.
  8. 8. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la représentation comporte une vue tridimensionnelle de la plateforme offshore.
  9. 9. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’aéronef à voilure tournante est un hélicoptère et en ce que ledit système d’aide à l’atterrissage est embarqué à bord dudit hélicoptère.
  10. 10. Système d’aide à l’atterrissage selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’aéronef à voilure tournante est un drone et en ce que tout ou partie du système d’aide à l’atterrissage est monté dans une station au sol.
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    DATA BASE
    RADAR
    METEO
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