FR3063715A1 - Systeme d'avertissement de proximite au sol d'un aeronef, avionique et procede associe - Google Patents

Systeme d'avertissement de proximite au sol d'un aeronef, avionique et procede associe Download PDF

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Abstract

Ce système comporte une pluralité de générateurs d'alarme (46 à 58), propres à générer chacun une alarme par vérification de conditions d'évolution de l'aéronef propres à chaque générateur d'alarme (46 à 58), la vérification utilisant des données obtenues à partir d'au moins un capteur de mesure (16, 18) de l'aéronef. Il comprend un module de désactivation sélective (60) d'au moins une partie des générateurs d'alarme (46 à 58), propre à être mis en œuvre lors d'une mission de recherche et de sauvetage conduite par l'aéronef et un générateur auxiliaire d'alarme (62) propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction d'une hauteur de garde choisie pour la mission de recherche et de sauvetage lorsque le module de désactivation sélective (60) est mis en oeuvre.

Description

063 715
00244 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
COURBEVOIE © Int Cl8 : B 64 D 45/04 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 09.03.17. © Demandeur(s) : DASSAULT AVIATION Société ano-
(© Priorité : nyme — FR.
@ Inventeur(s) : RIMBAUD FLORENT et RENAUD
FRANK.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 14.09.18 Bulletin 18/37.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : DASSAULT AVIATION Société ano-
apparentés : nyme.
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : CABINET LAVOIX Société par actions
simplifiée.
125/ SYSTEME D'AVERTISSEMENT DE PROXIMITE AU SOL D'UN AERONEF, AVIONIQUE ET PROCEDE ASSOCIE.
FR 3 063 715 - A1 _ Ce système comporte une pluralité de générateurs d'alarme (46 à 58), propres à générer chacun une alarme par vérification de conditions d'évolution de l'aéronef propres à chaque générateur d'alarme (46 à 58), la vérification utilisant des données obtenues à partir d'au moins un capteur de mesure (16, 18) de l'aéronef.
Il comprend un module de désactivation sélective (60) d'au moins une partie des générateurs d'alarme (46 à 58), propre à être mis en oeuvre lors d'une mission de recherche et de sauvetage conduite par l'aéronef et un générateur auxiliaire d'alarme (62) propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction d'une hauteur de garde choisie pour la mission de recherche et de sauvetage lorsque le module de désactivation sélective (60) est mis en oeuvre.
Figure FR3063715A1_D0001
Figure FR3063715A1_D0002
Figure FR3063715A1_D0003
Figure FR3063715A1_D0004
Système d’avertissement de proximité au sol d’un aéronef, avionique et procédé associés
La présente invention concerne un système d’avertissement de proximité au sol d’un aéronef, comportant :
- un module de récupération de données provenant d’au moins un capteur de mesure d’un paramètre d’évolution de l’aéronef ;
- une pluralité de générateurs d’alarme, propres à générer chacun une alarme par vérification de conditions d’évolution de l’aéronef propres à chaque générateur d’alarme, la vérification utilisant des données obtenues à partir du ou de chaque capteur de mesure.
Un tel système est destiné notamment à assister l’équipage d’un aéronef dans la mise en œuvre des missions de recherche et de sauvetage (« search and rescue » en anglais), à l’aide d’un aéronef.
Ces missions incluent par exemple la surveillance maritime, pour surveiller des navires évoluant dans une zone, le largage d’un colis, en particulier d’une chaîne de sauvetage et de récupération, ou la recherche d’un individu tombé à la mer.
De telles missions impliquent de faire suivre à l’aéronef des trajectoires de recherche et de sauvetage très spécifiques. Ces trajectoires sont par exemple une série de profils carrés d’étendue croissante, des trajectoires en secteurs angulaires, des trajectoires en échelle rampante, ou/et des trajectoires parallèles.
Lors de ces missions, l’aéronef vole à basse altitude, voire à très basse altitude, pour pouvoir observer la surface de la mer, ou/et pour effectuer le largage du colis. L’altitude à laquelle la mission est mise en œuvre est par exemple comprise entre 1524 m (5000 pieds), et 91 m (300 pieds) et ponctuellement jusqu’à 30 m (100 pieds) au-dessus de la surface, sur des durées longues pouvant atteindre plusieurs heures.
Ces appareils d’anciennes générations, opérés par des militaires sont généralement dépourvus de système de protection vis-à-vis de la proximité du sol.
Au contraire, les aéronefs civils modernes sont généralement munis d’un système d’avertissement de proximité du sol amélioré ou « Enhanced Ground Proximity Warning System » (EGPWS). Ce système est un élément important de la sécurité de l’aéronef en vol normal, puisqu’il permet de détecter en avance des situations dans lesquelles l’aéronef est susceptible d’entrer en contact avec le sol, notamment dans les phases de décollage et d'atterrissage.
Le terme « sol » signifie indifféremment une surface solide à terre, ou la surface liquide d’une étendue d’eau, telle qu'une rivière, un lac, une mer ou un océan.
Le système d’avertissement de proximité du sol comprend plusieurs générateurs d’alarmes qui fonctionnent généralement sur la base des données d’un radio-altimètre, et d’une centrale inertielle, en utilisant pour certains générateurs d’alarme, une base de données de terrain, afin de signaler des situations de collision potentielle en fonction de la trajectoire de l’avion.
Les générateurs d’alarme sont par exemple susceptibles de détecter une vitesse de descente excessive, une vitesse de rapprochement excessive du terrain, une perte d’altitude après décollage ou avec un réglage élevé de puissance moteur, un franchissement dangereux de terrain, une déviation excessive par rapport à une pente de guidage de descente, un angle de roulis trop élevé, et/ou une situation de cisaillement de vent.
Lorsqu’ils sont utilisés dans l’aviation civile, de tels systèmes sont en pratique pertinents sur une durée très brève, puisque l’aéronef est proche du sol uniquement en phase de décollage et d’atterrissage.
Dans le cadre de missions de recherche et de sauvetage, un tel système d’avertissement ne serait pas adapté, puisqu’il serait susceptible d’engendrer de manière répétitive un grand nombre d’alarmes, compte tenu de longue présence de l’aéronef à proximité du sol, et des trajectoires particulières que suit l’aéronef.
Bien que le système d'avertissement soit en vol civil un élément de sécurité important pour l’équipage de l’aéronef, il est totalement inadapté aux missions précitées, et gênerait l'équipage lors de la mise en œuvre de ces missions.
En particulier, les alarmes émises seraient susceptibles de ne plus être prises en compte par l’équipage, alors que certaines d’entre elles pourraient refléter une vraie situation dangereuse pour l’aéronef, remettant en cause sa sécurité.
Un but de l’invention est donc de disposer d’un système de protection de l’aéronef vis-à-vis d’une éventuelle collision avec le sol, qui permette néanmoins d’effectuer des missions particulières de recherche et de sauvetage sans gêner l’équipage et en garantissant la sécurité de l’aéronef.
À cet effet, l’invention a pour objet un système du type précité, caractérisé par :
- un module de désactivation sélective d’au moins une partie des générateurs d’alarme, propre à être mis en œuvre lors d’une mission de recherche et de sauvetage conduite par l’aéronef ;
- un générateur auxiliaire d’alarme propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction d’une hauteur de garde choisie pour la mission de recherche et de sauvetage lorsque le module de désactivation sélective est mis en œuvre.
Le système selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- l’alarme engendrée par le ou chaque générateur d’alarme et/ou par le générateur auxiliaire d’alarme est une alarme sonore, une alarme visuelle ou/et une alarme tactile ;
- il comprend un module de réglage, par un membre d’équipage, de la hauteur de garde choisie ;
- la hauteur de garde est sélectionnable au moins entre 15 m et 762 m ;
- il comprend un module d’interface propre à provoquer l’affichage, lors de la mise en œuvre du module de désactivation, d’une indication de désactivation d’une partie des générateurs d’alarme sur un écran de suivi de paramètres de vol ou de navigation ;
- un premier capteur de mesure d'un paramètre d’évolution de l’aéronef est un capteur de mesure d’altitude de l’aéronef et un deuxième capteur de mesure d’un paramètre d’évolution de l’aéronef est un capteur de mesure de vitesse verticale de l’aéronef ;
- le générateur auxiliaire d’alarme est propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction de la hauteur de garde, de l’altitude mesurée par le premier capteur de mesure, de la vitesse verticale de l’aéronef mesurée par le deuxième capteur de mesure, et d’un temps d’anticipation prédéterminé ;
- le générateur auxiliaire d’alarme est propre à comparer la hauteur de garde à la différence entre l’altitude, mesurée par le premier capteur de mesure, et le produit de la vitesse verticale de l’aéronef, mesurée par le deuxième capteur de mesure, par le temps d’anticipation prédéterminé ;
- le temps d’anticipation est déterminé en fonction de la hauteur de garde sélectionnée, et est compris notamment entre 5 secondes et 0 seconde ;
- le module de désactivation sélective maintient au moins un générateur d’alarme actif lors de la mission de surveillance et de sauvetage ;
- le au moins un générateur d’alarme maintenu actif est choisi parmi un générateur d’alarme de vitesse de descente excessive, un générateur d’alarme de déviation excessive par rapport à un signal de guidage de pente, un générateur d’alarme de franchissement de terrain dangereux ou/et un générateur d’alarme de présence d’un cisaillement de vent.
L’invention a également pour objet une avionique d’aéronef comportant :
- un système de gestion de vol, propre à être basculé entre un mode de pilotage normal et un mode de mission de recherche et de sauvetage ;
- un système d’avertissement tel que défini plus haut, le module de désactivation sélective restant au repos dans le mode de pilotage normal et étant propre à être mis en œuvre dans le mode de mission de recherche et de sauvetage.
L’invention a également pour objet un procédé d’avertissement de proximité au sol d’un aéronef, comportant les étapes suivantes :
- fourniture d’un système d’avertissement tel que défini plus haut ;
- lors d’une mission de recherche et de sauvetage, désactivation sélective d’au moins une partie des générateurs d’alarme, par le module de désactivation sélective ;
- émission, par le générateur auxiliaire d’alarme, d’une alarme de proximité du sol en fonction d’une hauteur de garde choisie pour la mission de recherche et de sauvetage lorsque le module de désactivation sélective est mis en œuvre.
Le procédé selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- un réglage de la hauteur de garde choisie par un membre d’équipage par l’intermédiaire d’un module de réglage de la hauteur de garde ;
- l’émission d’une alarme, par le générateur auxiliaire d’alarme, en fonction de la hauteur de garde, d’une altitude mesurée de l’aéronef, d’une vitesse verticale mesurée de l’aéronef, et d’un temps d’anticipation prédéterminé.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d’une avionique d’aéronef comportant un système d’avertissement de proximité au sol selon l’invention ;
- la figure 2 illustre une fenêtre de réglage d’une hauteur de garde par un membre d’équipage ;
- la figure 3 illustre l’affichage sur un écran de pilotage du cockpit d’une indication de mise en œuvre d’un générateur auxiliaire d’alarme, fondé sur la hauteur de garde ;
- la figure 4 illustre un exemple de loi de détermination d’un temps d’anticipation en fonction de la hauteur de garde ;
- les figures 5 à 8 illustrent plusieurs trajectoires de recherche et de sauvetage propres à être mises en œuvre à l’aide de l’avionique selon l’invention.
Une avionique 10 d’un aéronef selon l’invention est illustrée schématiquement sur la figure 1. L’avionique 10 est destinée notamment à la mise en œuvre par l’aéronef de trajectoires 112 de recherche et de sauvetage, lors de missions de recherche et de sauvetage conduites par l’aéronef.
Des exemples de trajectoires 112 de recherche et de sauvetage sont illustrés par les figures 5 à 8. Ces trajectoires sont par exemple définies dans le Manuel international de recherche et de sauvetage aéronautiques et maritimes (IAMSAR), édité par l’OACI.
La trajectoire de recherche et de sauvetage 112 illustrée par la figure 5 est une trajectoire dite en « carrés croissants » (« expanding squares » en anglais).
Elle s’applique notamment à la recherche d’un canot de sauvetage à partir d'une dernière position connue.
Elle est formée de segments successifs qui suivent le contour de carrés 114A, 114B sensiblement homothétiques les uns aux autres par rapport au point de départ SP de la trajectoire.
La trajectoire 112 ne suit pas le contour complet de chaque carré 114A, 114B, mais comporte un segment de liaison 116A, 116B respectif entre le point de départ SP et un premier carré 114A, puis entre chaque carré 114A et le carré 114B d’étendue juste supérieure à celle du carré 114A.
L'étendue du carré 114B est cependant dépendante de la visibilité sur zone permettant un recoupement entre deux branches successives correspondant à deux carrés 114A, 114B successifs. Le respect de cet espacement garantit la couverture à 100% de la zone de recherche.
Une telle trajectoire 112 est donc définie par un point de départ SP, par une direction initiale de déplacement IT, par une longueur initiale IL d’un premier segment de liaison 116A définissant le demi côté du premier carré 114A, par un espacement de segment LS définissant l'espacement entre le premier segment de liaison 116A et le deuxième segment de liaison 116B raccordant le premier carré au deuxième carré, par un rayon R de trajectoire qui sera défini plus bas, et par une direction de virage (dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre).
La trajectoire 112 part du point de départ SP et suit la direction initiale de déplacement IT sur une longueur initiale IL. Elle présente alors un virage à 90° pour suivre le contour du premier carré 114A sur un premier demi côté du carré 114A, sur un deuxième côté du carré 114A après un virage à 90°, puis, sur un troisième côté du carré 114A après un autre virage à 90° et enfin, sur un quatrième côté du carré 114A après un virage à 90°. Sur le quatrième côté, la trajectoire s’écarte du premier segment de liaison 116A, perpendiculairement à celui-ci, d’une distance égale à l’espacement de segment LS.
La trajectoire 112 quitte alors le contour du premier carré 114A suivant un segment de liaison 116B dans le prolongement du quatrième côté du premier carré 114A pour atteindre le contour du deuxième carré 114B et suivre ses côtés comme décrit précédemment.
Dans cet exemple, le point de sortie EP est situé dans le prolongement du quatrième côté du deuxième carré 114B. La trajectoire 112 présente donc un rayon R, pris égal à la distance séparant le point de départ SP d’un côté du carré 114B le plus éloigné du point de départ, perpendiculairement à la trajectoire initiale IT.
La figure 6 illustre un autre exemple de trajectoire 112 de recherche et de sauvetage dite en « secteurs ».
Cette trajectoire est adaptée par exemple pour la recherche d’un navire ou d’un homme à la mer dont la dernière position est connue avec une relative précision tant en date qu’en position et que la zone de recherche n’est pas trop grande.
La trajectoire 112 suit des secteurs angulaires 118A à 118D, chaque secteur angulaire 118A à 118D étant défini par un triangle isocèle de sommet égal au point de départ SP, d’étendue angulaire définie par un angle A, de base définie par un espacement de segment LS, et de côté défini par un rayon R de trajectoire. Le premier secteur 118A est défini par la direction initiale de déplacement IT. Les angles à la base de chaque secteur angulaire 118A à 118B sont définis à partir de l’angle A.
À partir du point de départ SP, la trajectoire 112 suit le côté d’un premier secteur angulaire 118A suivant une direction initiale IT sur une distance égale au rayon R. La trajectoire 112 présente ensuite un virage d’angle égal à l’angle à la base du triangle isocèle de sommet SP et d’angle au sommet A. Puis, la trajectoire suit la base du triangle isocèle sur une distance égale à LS, et ensuite, sur le côté opposé du triangle isocèle jusqu’au point de départ SP.
La trajectoire 112 se prolonge dans l’alignement du deuxième côté pour suivre le deuxième secteur angulaire 118B, puis le troisième secteur angulaire 118C après un passage par le point de départ SP et enfin le quatrième secteur angulaire 118D après un nouveau passage par le point de départ SP.
Une autre trajectoire 112 de recherche et de sauvetage dite en « échelle rampante » (« creeping ladder » en anglais) est illustrée par la figure 7.
Cette trajectoire 112 est destinée par exemple à la recherche d’un homme tombé à la mer depuis un bateau, en suivant la direction de déplacement dudit bateau.
Cette trajectoire 112 avance globalement suivant une direction initiale IT à partir d’un point de départ SP en effectuant des zigzags autour de la direction initiale IT.
Outre le point de départ SP et la direction initiale, cette trajectoire 112 est définie par une largeur W, une longueur de trajectoire PL, et un espacement entre segments LS. Elle est définie également par une direction de premier virage au niveau du point de départ (dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre).
Initialement, la trajectoire 112 démarre au point de départ SP suivant un segment transversal initial 120A perpendiculairement à la direction IT, sur une distance égale à une demi-largeur W/2.
Puis, elle comprend un virage à 90°, et un segment longitudinal 122A de longueur égale à l’espacement entre segments LS avant un nouveau virage à 90°. Elle comprend ensuite un autre segment transversal 120B qui traverse la direction IT et qui présente une largeur égale à W. Elle comprend alors un nouveau virage à 90° pour effectuer un nouveau segment longitudinal 122B situé à l’opposé du premier segment longitudinal 122A par rapport à la direction IT et à l’avant du premier segment longitudinal 122A le long de la direction IT. Ce motif est alors répété jusqu’à atteindre le point de sortie EP.
La figure 8 illustre une trajectoire 112 de recherche et de sauvetage dite « parallèle ».
Cette trajectoire est adaptée par exemple pour la recherche d’un naufragé lorsque la localisation de celui-ci est incertaine.
Elle est définie par un point de départ SP, une direction initiale IT et un espacement de segments LS entre les différents segments 124A à 124D parallèles à la direction initiale IT, par une longueur de trajectoire PL et par une largeur de trajectoire W. Elle est définie également par une direction de virage (dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre).
La trajectoire 112 part d’un point de départ SP en se déplaçant suivant un segment transverse 126A perpendiculaire à la direction initiale IT sur une distance égale à la moitié de l’espacement de segments LS.
Puis, elle comprend un premier segment 124A parallèle à la direction initiale IT sur la longueur PL, avant un virage à 90° et un deuxième segment transverse 126B de longueur égale à l’espacement de segments LS. Elle comprend ensuite un troisième virage à 90° pour revenir vers le point de départ SP en suivant un deuxième segment 124B parallèle à la direction initiale IT, dans le sens opposé au premier segment 124A à une distance égale à l'espacement de segments LS du premier segment parallèle 124A. Elle comprend ensuite un virage à 90° pour suivre un autre segment transverse incluant le premier segment transverse 126A passant par le point de départ SP, sur une distance égale à deux fois l’espacement de segments LS.
Elle comporte ensuite un troisième segment parallèle 124C, parallèle au premier segment 124A et espacé de celui-ci à l’écart du point de départ SP d’une distance égale à LS, sur une longueur égale à PL. La trajectoire 112 comprend alors un virage à 90°, un autre segment transverse passant par le deuxième segment transverse 126B et s’étendant sur une distance égale à trois fois l’espacement de segments LS. Elle comprend ensuite un quatrième segment parallèle 124D espacé du deuxième segment parallèle 124B à l’écart du point de départ SP d’une distance LS.
Les trajectoires de recherche et de sauvetage 112 sont conduites à des altitudes basses par rapport au sol, par exemple comprises entre 1524 m (5000 pieds), et 91 m (300 pieds) et ponctuellement jusqu’à 30 m (100 pieds) au-dessus du sol.
D’une manière connue, l’avionique 10 reçoit des données de capteurs 14 de l’aéronef incluant notamment des capteurs 16, 18 de mesure de paramètres d’évolution de l’aéronef.
Ces capteurs 16, 18 incluent notamment un radio-altimètre destiné à mesurer une altitude Hra de l’aéronef par rapport au sol, une centrale inertielle destinée à mesurer notamment une vitesse verticale Vz de l’aéronef et une position géographique de l’aéronef. Les capteurs de mesure de paramètres d’évolution de l’aéronef incluent aussi des capteurs anémométriques et barométriques destinés à mesurer respectivement une vitesse air et une altitude pression.
Les capteurs 14 de l’aéronef comprennent également au moins un capteur 20 de détermination d’une configuration de l’aéronef, notamment un capteur de détection de la sortie des trains d’atterrissage, un capteur de détection de déploiement des volets, et/ou un capteur de détection d’un signal de guidage de pente.
L’avionique 10 selon l’invention comprend un système 30 de gestion de vol, propre notamment à guider le pilotage de l’aéronef lors d’une mission de recherche et de sauvetage, un système 31 de pilotage automatique, propre à basculer entre une configuration de pilotage manuel et une configuration de pilotage automatique, et un système d’avertissement 32 d’une proximité au sol, destiné à protéger l’aéronef contre le risque de collision avec le sol, en vol normal et lors d’une mission de recherche et de sauvetage.
Le système d’avertissement 32 comporte un processeur 40 et une mémoire 42 recevant des modules ou/et des applications logicielles propres à être exécutés par le processeur 40.
Ainsi, la mémoire 42 contient un module logiciel 44 de récupération de données provenant des capteurs de mesure 16, 18 de paramètres d’évolution de l’aéronef et de données provenant des capteurs de détermination 20 d’une configuration de l’aéronef.
La mémoire 42 contient en outre une pluralité de générateurs 46 à 58 d’alarme de proximité du sol, propres à générer chacun l’émission d’une alarme par vérification de conditions d’évolution de l’aéronef propres à chaque générateur d’alarme 46 à 58, en utilisant les données des capteurs de mesure 16, 18, 20.
De préférence, la mémoire 42 contient en outre une base de données de terrain 59 contenant des indications géographiques sur les terrains survolés par l’aéronef.
Selon l’invention, la mémoire 42 contient en outre un module 60 de désactivation sélective d’au moins une partie des générateurs d’alarme 46 à 58, propre à être mis en œuvre lors d’une mission de recherche et de sauvetage, et un générateur auxiliaire 62 d’alarme, propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction d'une hauteur de garde SH choisie pour une mission de recherche et de sauvetage, lorsque le module 60 de désactivation sélective est mis en œuvre.
La mémoire contient en outre un module 64 d’interface et de réglage, propre à permettre la mise en œuvre du module de désactivation sélective 60 et le réglage de la hauteur de garde.
Le module de récupération 44 est propre à récupérer notamment les données d’altitude Hra par rapport au sol, de vitesse verticale Vz et de position de l’aéronef provenant des capteurs 16, 18 de mesure de paramètres d’évolution de l’aéronef.
Il est propre également à recueillir les données provenant des capteurs 20 de détermination de la configuration de l’aéronef, pour détecter si les trains d’atterrissage sont sortis, si les volets sont déployés, et/ou si un signal de guidage de pente est reçu.
Les générateurs d’alarme 46 à 58 sont propres à recevoir les données des capteurs 16, 18, 20 via le module de récupération 44.
Chaque générateur d’alarme 46 à 58 est propre à effectuer un test d’évolution de l’aéronef, propre au générateur d’alarme 46 à 58, impliquant au moins une condition à vérifier, sur la base des données des capteurs 16, 18, 20.
En cas de non vérification de la condition, chaque générateur d’alarme 46 à 58 est propre à engendrer une alarme destinée à être transmise à l’équipage, sous forme d’un signal sonore, d'une indication visuelle, et/ou d’un stimulus tactile.
D’une manière classique, un premier générateur d’alarme 46 est un générateur de vitesse de descente excessive. Le premier générateur d’alarme 46 est propre à tester si le couple formé par l’altitude par rapport au sol Hra, et la vitesse verticale Vz mesurées par les capteurs 16, 18 est dans un domaine prédéterminé de valeurs d’altitude par rapport au sol Hra et de vitesse verticale Vz. Il est propre à engendrer une alarme préventive de descente excessive (« taux de descente » ou « sink rate ») dans une première région du domaine, puis une alarme curative de descente excessive (« tirer vers le haut » ou « pull up ») dans une deuxième région du domaine. Ce générateur 46 fonctionne généralement à une altitude inférieure à 762 m (2500 pieds).
Le deuxième générateur d’alarme 48 est par exemple propre à déterminer un rapprochement excessif du terrain, sur la base des données de position de l’aéronef, des données de vitesse verticale Vz et d’altitude par rapport au sol Hra de l’aéronef mesurées par les capteurs 16, 18 et de la base de données de terrain 59.
Il est propre à engendrer une alarme préventive de rapprochement de terrain (« terrain ») pour une première gamme de rapprochement, puis une alarme curative de rapprochement de terrain (« tirer vers le haut » ou « pull up ») pour une deuxième gamme de rapprochement.
Un troisième générateur d’alarme 50 est propre par exemple à déterminer une perte d’altitude excessive après le décollage, ou avec un régime moteur élevé, sur la base de données d’altitude par rapport au sol Hra, de données de vitesse verticale Vz, provenant des capteurs 16, 18 et de données de configuration de l’aéronef mesurées par les capteurs 20, pour déterminer la phase de vol concernée.
Un quatrième générateur d’alarme 52 est propre à déterminer un franchissement de terrain dangereux, sur la base de données de position de l’aéronef, de données d’altitude Hra et de vitesse verticale Vz de l'aéronef issues des capteurs 16, 18 et de données de terrain extraites de la base de données 49. Ce calcul de franchissement est effectué indépendamment de la vitesse de rapprochement du terrain.
Il est propre à engendrer des alarmes spécifiques lorsque le rapprochement du terrain est détecté alors que le train d’atterrissage n’est pas déployé ou alors que les volets ne sont pas déployés, sur la base des données de configuration de l’aéronef provenant des capteurs 20.
Un cinquième générateur d’alarme 54 est propre à déterminer une déviation excessive par rapport à un signal de guidage de pente reçu par l’aéronef, notamment en approche d’une piste d’atterrissage, sur la base des données d’altitude Hra, et de vitesse verticale Vz provenant des capteurs 16, 18 et sur la base du signal de guidage reçu par l’aéronef. Il est propre à engendrer une alarme si la déviation par rapport à la trajectoire définie par le signal de guidage de pente est supérieure à un seuil donné.
Un sixième générateur d’alarme 56 est propre à détecter un angle de roulis excessif de l’aéronef, sur la base des données des capteurs 16, 18 et à engendrer une alarme en cas de roulis supérieur à un seuil donné.
Un septième générateur d’alarme 58 est propre à détecter une condition de cisaillement de vent, sur la base des données reçues des capteurs 16, 18 et éventuellement de données radar. Il est propre à émettre une alarme de cisaillement de vent lorsqu’une condition de cisaillement de vent est rencontrée.
Selon l’invention, le module de désactivation 60 est propre à être mis en œuvre pour désactiver au moins un des générateurs d’alarme 46 à 58, de préférence une pluralité de générateurs d’alarme parmi les générateurs d’alarme 46 à 58, lors d’une mission de recherche et de sauvetage conduite par l’aéronef. Il est propre à activer, à la place du ou des générateurs d’alarme désactivés, le générateur auxiliaire d’alarme 62.
Comme on le verra plus bas, le module de désactivation 60 est pilotable par l’équipage entre une configuration civile initiale, dans laquelle tous les générateurs d’alarme 46 à 58 sont actifs et une configuration militaire de mise en œuvre d’une mission de recherche et de sauvetage.
Dans cette configuration de mise en œuvre, le module de désactivation 60 est par exemple propre à désactiver les générateurs d’alarme qui consultent la base de données de terrain 59, tels que le deuxième générateur d’alarme 48 et le quatrième générateur d’alarme 52.
Il est propre en outre à désactiver le troisième générateur d’alarme 50 relatif à la perte d'altitude lors du décollage ou avec un régime moteur élevé, et le sixième générateur d'alarme 56 relatif à l’angle de roulis excessif.
Le module de désactivation 60 est propre à maintenir actif au moins un générateur d’alarme parmi les générateurs d’alarme 46 à 58, même dans la configuration de mise en œuvre d’une mission de recherche et de sauvetage.
Dans cet exemple, dans la configuration de mise en œuvre d’une mission de recherche et de sauvetage, le module de désactivation 60 est propre à maintenir actif uniquement le premier générateur d’alarme 46 de taux de descente excessif.
Dans une variante, il est propre à maintenir également actif par exemple le quatrième générateur d’alarme 52 de franchissement de terrain dangereux et/ou le septième générateur d’alarme 58 de cisaillement de vent.
Le générateur auxiliaire d’alarme 62 est propre à déterminer une condition de proximité du sol en fonction de la hauteur de garde SH choisie, de l’altitude Hra mesurée par le premier capteur de mesure 16, de la vitesse verticale Vz de l’aéronef mesurée par le deuxième capteur de mesure 18 et d’un temps d’anticipation Tant prédéterminé.
En particulier, il est propre à calculer une altitude prédite Hp de l’aéronef par rapport au sol une fois le temps d’anticipation Tant écoulé en fonction de l’altitude Hra de l’aéronef mesurée par le premier capteur 16, de la vitesse verticale Vz de l’aéronef mesurée par le deuxième capteur 18 et du temps d’anticipation Tant prédéterminé, et à tester si la hauteur de garde SH choisie est inférieure ou supérieure à l’altitude prédite Hp.
L’altitude prédite Hp est par exemple calculée par l’équation (1) ci-dessous :
Hp = Hra - (Vz x Tant).
Le temps d’anticipation Tant est avantageusement constant et non nul, par exemple compris entre deux secondes et trois secondes, jusqu’à une altitude seuil (par exemple 213 m (700 pieds)), puis est nul au-delà de l’altitude seuil.
En variante, le temps d’anticipation Tant est déterminé suivant une loi fonction décroissante de la hauteur de garde SH choisie, par exemple une fonction affine décroissante de la hauteur de garde SH choisie, comme illustré sur la figure 4.
Dans cette variante, la valeur du temps d’anticipation varie par exemple d’une valeur supérieure à trois secondes et notamment comprise entre trois secondes et cinq secondes pour une hauteur de garde égale à 91 m (300 pieds) et en dessous à une valeur nulle, pour une hauteur de garde supérieure ou égale à 610 m (2000 pieds).
Le générateur d’alarme 62 est propre à engendrer une alarme lorsque l’altitude prédite Hp atteint la hauteur de garde choisie SH.
Le module d’interface et de réglage 64 est propre à engendrer l’affichage, sur un écran de suivi de paramètres de vol ou de navigation, d’une fenêtre 70 de réglage de la hauteur de garde SH, visible par exemple sur la figure 2.
La fenêtre de réglage 70 comporte une région de saisie 72 d’une hauteur de garde SH, éventuellement un bouton 74 de modification de la hauteur de garde SH affichée dans la région de saisie 72. La valeur de la hauteur de garde SH choisie est propre à être saisie par un membre de l’équipage à l’aide d’un organe de commande tel qu’un dispositif de contrôle par curseur (CCD, « Cursor Control Device » en anglais) ou un clavier multifonctions (MKD).
La valeur de la hauteur de garde SH choisie est propre à être saisie dans la configuration de mise en œuvre de la mission. Dans ce cas, le générateur auxiliaire d’alarme 62 est propre à prendre en compte la valeur saisie à la fin de la saisie, avantageusement sans autre validation de l'équipage.
La valeur de la hauteur de garde choisie est également propre à être saisie dans la configuration initiale, avant la mise en œuvre de la mission. Dans ce cas, le générateur auxiliaire d’alarme 62 est propre à prendre en compte la valeur de hauteur de garde SH saisie lors du passage du module de désactivation 60 de la configuration initiale à la configuration de mise en œuvre de la mission.
En référence à la figure 3, le module d’interface et de réglage 64 est en outre propre à engendrer l’affichage, sur un écran 80 de suivi de paramètres de vol ou de navigation, d’une indication 82 de désactivation d’une partie des générateurs d’alarme 46 à 58, et d’activation du générateur auxiliaire 62. Le module d’interface et de réglage 64 est propre à afficher également sur l’écran 80 une indication 84 de la hauteur de garde SH choisie.
Dans l’exemple représenté sur la figure 3, l’écran de suivi 80 est un écran de suivi de paramètres de vol, sur lequel sont affichés au moins un des éléments graphiques suivants : indicateur d’altitude, indicateur de situation horizontale, vitesse air, altitude, vitesse verticale, vitesse air corrigée, informations moteur, configuration de sustentation de l’aéronef.
Comme illustré sur la figure 1, le système de gestion de vol 30 comprend un processeur 86 et une mémoire 88 contenant des applications logicielles propres à être exécutées par le processeur 86. Il comprend une interface homme-machine 87.
L’interface homme-machine 87 comprend de préférence un écran, ici l’écran 80, et un élément 87A de sélection et de saisie de données sur l’écran 80, tel qu’un clavier virtuel ou réel, ou une zone tactile de l’écran.
Dans cet exemple, la mémoire 88 contient au moins une application 90 de mise en œuvre de modes de guidage de l’aéronef, et une application 92 de communication avec le système d’avertissement 32.
L’application 90 de mise en œuvre de modes de guidage est propre à permettre à l’équipage de passer d’un mode de pilotage normal à au moins un mode de mission de recherche et de sauvetage.
L’application 92 de communication avec le système d’avertissement 31 est propre à piloter le système d’avertissement 32 en fonction du mode de guidage activé par l’application 90 de mise en œuvre.
Dans le mode de pilotage normal, l’application de communication 92 est propre à faire fonctionner le système d’avertissement 32 avec tous les générateurs d’alarme 46 à 58 actifs. Le module de désactivation sélective 60 est inhibé et ne peut pas être activé par l’équipage.
Dans le mode de mission de recherche et de sauvetage, l’application de communication 92 est propre à mettre en œuvre par défaut le module de désactivation sélective 60 pour désactiver au moins une partie des générateurs d’alarme 46 à 58, et activer le générateur auxiliaire d’alarme 62, avec une hauteur de garde prédéfinie par exemple égale à 610 m (2000 pieds).
Dans ce mode, l’application de communication 92 est en outre propre, sur commande de l’équipage, à permettre l’affichage de la fenêtre 70 de réglage, par exemple sur l’écran 80 de l’interface homme-machine 87, pour permettre le réglage de la hauteur de garde SH par l’équipage.
Le fonctionnement de l’avionique 10 selon l’invention lors d’une mission de recherche et de sauvetage va maintenant être décrit.
Initialement, l’aéronef est piloté pour se rendre sur le site de la mission. Le système de gestion de vol 30 est maintenu en mode de pilotage normal.
Lorsque la mission de recherche et de surveillance commence, le pilote descend l'aéronef à une première altitude d’activation de la mission, par exemple 762 m (2500 pieds).
Il active alors le mode de mission de recherche et de surveillance à l’aide de l’interface homme-machine 87, en utilisant l’application 90 de mise en œuvre des modes de guidage.
Puis, il active la fenêtre de réglage 70 et saisit une hauteur de garde SH de test par exemple 609 m (2000 pieds) située en dessous de la première altitude. L’application de communication 92 met alors en œuvre le module de désactivation sélective 60.
Le module de réglage et d’interface 64 commande alors l’affichage, sur un écran 80, de l’indicateur 82 de mode de désactivation d’une partie des générateurs d’alarme 46 à 58, et d’activation du générateur auxiliaire 62, ici matérialisée par l’indication « SFTY HT ».
Le module d’interface et de réglage 64 affiche également sur l’écran 80 une indication 84 de la hauteur de garde SH choisie.
La mise en œuvre du module de désactivation sélective 60 provoque également la désactivation d’au moins une partie des générateurs d’alarme 46 à 58. Dans cet exemple, une autre partie des générateurs d’alarme 46 à 58 sont maintenus actifs.
Par exemple, comme indiqué plus haut, le module de désactivation 60 désactive les générateurs d’alarme consultant la base de données de terrain 59, tels que le deuxième générateur d’alarme 48 ou le quatrième générateur d’alarme 52. Il désactive en outre le troisième générateur d’alarme 50 relatif à la perte d’altitude lors du décollage ou avec un régime moteur élevé, et le sixième générateur d’alarme 56 relatif à l’angle de roulis excessif.
Le module de désactivation 60 maintient actif uniquement le premier générateur d’alarme 46 de taux de descente excessif.
Dans une variante, il maintient également actif par exemple le quatrième générateur d’alarme 52 de franchissement de terrain dangereux et/ou le septième générateur d’alarme 58 de cisaillement de vent.
Par ailleurs, le module de désactivation sélective 60 active le générateur auxiliaire d’alarme 62.
Le pilote descend alors l'aéronef en dessous de la hauteur de garde SH choisie pour tester le bon fonctionnement du générateur auxiliaire d’alarme 62.
Les données provenant des capteurs 16, 18 sont alors récupérées en continu par le module de récupération 44. En particulier, la hauteur Hra par rapport au sol mesurée par le premier capteur 16 et la vitesse verticale Vz mesurée par le capteur 18 sont transmises au générateur auxiliaire d'alarme 62.
Le générateur auxiliaire d’alarme 62 applique alors le temps d’anticipation Tant en fonction de la hauteur de garde SH choisie, éventuellement sur la base de la loi de définition du temps d’anticipation Tant. Puis, le générateur auxiliaire d’alarme 62 calcule l’altitude prédite Hp à partir de l’altitude par rapport au sol Hra mesurée, de la vitesse verticale mesurée, et du temps d’anticipation, en particulier par l’équation (1) ci-dessus.
Lorsque la valeur de l’altitude prédite Hp est supérieure à la hauteur de garde SH, aucune alarme n’est émise par le générateur auxiliaire d'alarme 62.
Par contre, si la valeur de l’altitude prédite Hp atteint la hauteur de garde SH, une alarme est engendrée par le générateur auxiliaire d’alarme 62, provoquant l’émission d’un signal sonore, d’une indication visuelle, et/ou d’un stimulus tactile.
Une fois ce test effectué, l’équipage règle la hauteur de garde SH à un seuil situé sous l’altitude minimale Am autorisée en vol pour effectuer la mission, par exemple 10% sous cette altitude minimale Am. La hauteur de garde SH choisie est par exemple au minimum 27 m (90 pieds) de jour et en bonnes conditions météorologiques ou 82 m (270 pieds) de nuit ou avec des mauvaises conditions météorologiques.
Si l’aéronef dévie de sa trajectoire, l’équipage est ainsi immédiatement prévenu de la proximité du sol et peut corriger la trajectoire de l’aéronef.
Si l’aéronef vole à une altitude suffisante, supérieure à une valeur seuil de hauteur de garde SH, par exemple 152 m (500 pieds), le pilote peut activer le système de pilotage automatique 31 pour le passer en configuration de pilotage automatique.
Éventuellement, lorsque la mission implique de voler plus bas, le pilote repasse le système de pilotage automatique 31 en configuration de pilotage manuel.
Le système d’avertissement 32 selon l’invention est donc très adapté aux missions de recherche et de sauvetage, puisqu’il permet à la fois de désactiver les générateurs d’alarme susceptibles d’engendrer de fausses alarmes perturbantes pour l’équipage lors de la mission, tout en maintenant les générateurs d’alarme les plus utiles pour la sécurité.
Par ailleurs, le système d’avertissement 32 comporte un générateur auxiliaire d’alarme 62 particulièrement adapté aux missions de recherche et de sauvetage, qui garantit une sécurité adéquate à l’aéronef, sans déclencher d’alarmes inutiles.
L’équipage de l’aéronef peut donc se concentrer sur l'exécution de la mission, et le suivi des trajectoires 112 de recherche et de sauvetage, tout en bénéficiant d’une sécurité optimale pour conduire cette mission.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. - Système (32) d’avertissement de proximité au sol d’un aéronef, comportant:
    - un module de récupération de données (44) provenant d’au moins un capteur de mesure (16, 18) d’un paramètre d'évolution de l’aéronef ;
    - une pluralité de générateurs d’alarme (46 à 58), propres à générer chacun une alarme par vérification de conditions d’évolution de l’aéronef propres à chaque générateur d’alarme (46 à 58), la vérification utilisant des données obtenues à partir du ou de chaque capteur de mesure (16,18);
    caractérisé par :
    - un module de désactivation sélective (60) d’au moins une partie des générateurs d’alarme (46 à 58), propre à être mis en œuvre lors d’une mission de recherche et de sauvetage conduite par l’aéronef ;
    - un générateur auxiliaire d’alarme (62) propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction d’une hauteur de garde (SH) choisie pour la mission de recherche et de sauvetage lorsque le module de désactivation sélective (60) est mis en œuvre.
  2. 2. - Système (32) selon la revendication 1, comportant un module de réglage (64), par un membre d’équipage, de la hauteur de garde (SH) choisie.
  3. 3. - Système (32) selon la revendication 2, dans lequel la hauteur de garde (SH) est séiectionnable au moins entre 15 m et 762 m.
  4. 4. - Système (32) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un module d’interface (64) propre à provoquer l’affichage, lors de la mise en œuvre du module de désactivation, d’une indication de désactivation d'une partie des générateurs d’alarme (46 à 58) sur un écran de suivi de paramètres de vol ou de navigation.
  5. 5. - Système (32) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un premier capteur de mesure (16) d’un paramètre d’évolution de l’aéronef est un capteur de mesure d’altitude (Hra) de l’aéronef et un deuxième capteur de mesure (18) d’un paramètre d’évolution de l’aéronef est un capteur de mesure de vitesse verticale (Vz) de l’aéronef.
  6. 6. - Système (32) selon la revendication 5, dans lequel le générateur auxiliaire d’alarme (62) est propre à émettre une alarme de proximité du sol en fonction de la hauteur de garde (SH), de l’altitude (Hra) mesurée par le premier capteur de mesure (16), de la vitesse verticale (Vz) de l’aéronef mesurée par le deuxième capteur de mesure (18), et d’un temps d’anticipation (Tant) prédéterminé.
  7. 7. - Système (32) selon la revendication 6, dans lequel le générateur auxiliaire d’alarme (62) est propre à comparer la hauteur de garde (SH) à la différence entre l’altitude (Hra), mesurée par le premier capteur de mesure (16), et le produit de la vitesse verticale (Vz) de l'aéronef, mesurée par le deuxième capteur de mesure (18), par le temps d’anticipation (Tant) prédéterminé.
  8. 8. - Système (32) selon la revendication 7, dans lequel le temps d'anticipation (Tant) est déterminé en fonction de la hauteur de garde (SH) sélectionnée, et est compris notamment entre 5 secondes et 0 seconde.
  9. 9. - Système (32) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de désactivation sélective (60) maintient au moins un générateur d’alarme (46 à 58) actif lors de la mission de surveillance et de sauvetage.
  10. 10. - Système (32) selon la revendication 9, dans lequel le au moins un générateur d’alarme (46 à 58) maintenu actif est choisi parmi un générateur d’alarme (46) de vitesse de descente excessive, un générateur d’alarme (54) de déviation excessive par rapport à un signal de guidage de pente, un générateur d’alarme (52) de franchissement de terrain dangereux ou/et un générateur d’alarme (58) de présence d'un cisaillement de vent.
  11. 11. - Avionique (10) d’aéronef comportant :
    - un système (30) de gestion de vol, propre à être basculé entre un mode de pilotage normal et un mode de mission de recherche et de sauvetage ;
    - un système (32) d’avertissement selon l’une quelconque des revendications précédentes, le module de désactivation sélective (60) restant au repos dans le mode de pilotage normal et étant propre à être mis en œuvre dans le mode de mission de recherche et de sauvetage.
  12. 12. - Procédé d’avertissement de proximité au sol d'un aéronef, comportant les étapes suivantes:
    - fourniture d’un système (32) d’avertissement selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ;
    - lors d’une mission de recherche et de sauvetage, désactivation sélective d’au moins une partie des générateurs d’alarme (46 à 58), par le module de désactivation sélective (60) ;
    - émission, par le générateur auxiliaire d’alarme (62), d’une alarme de proximité du sol en fonction d’une hauteur de garde (SH) choisie pour la mission de recherche et de sauvetage lorsque le module de désactivation sélective (60) est mis en œuvre.
  13. 13. - Procédé selon la revendication 12, comprenant un réglage de la hauteur de garde (SH) choisie par un membre d’équipage par l’intermédiaire d’un module de réglage (60) de la hauteur de garde (SH).
  14. 14. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, comprenant l’émission d’une alarme, par le générateur auxiliaire d’alarme (62), en fonction de la hauteur de garde (SH), d’une altitude mesurée (Hra) de l’aéronef, d’une vitesse verticale mesurée (Vz) de l’aéronef, et d’un temps d’anticipation (Tant) prédéterminé.
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