FR3099962A1 - Système et procédé de prédiction du temps d’occupation d’une piste par un aéronef - Google Patents
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Abstract
Système et procédé de prédiction du temps d’occupation d’une piste par un aéronef.
Le système de prédiction (1) du temps d’occupation d’une piste par un aéronef comporte une unité de génération (2) qui génère un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef et un ensemble de données de parcours de l’aéronef vers la piste, une unité de calcul (3) qui calcule une valeur du temps d’occupation de la piste représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste et d’un temps de parcours vers la piste, à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours et une unité de transmission (7) qui transmet la valeur du temps d’occupation de la piste à un système utilisateur (8).
Figure pour l'abrégé : Fig. 2
Description
La présente invention concerne un système et un procédé de prédiction du temps d’occupation d’un aéronef sur une piste. La présente invention concerne également un aéronef muni d’un tel système de prédiction de temps d’occupation d’une piste.
Généralement, la gestion du trafic aérien et de la capacité d’un aéroport dépend de la manière dont les pistes permettant le décollage et l’atterrissage d’aéronefs, en particulier d’avion de transport, sont utilisées. Pour une utilisation optimale et sécurisée de ces pistes, il est nécessaire de respecter des distances de séparation minimale, également appelée « séparation » entre l’arrivée de deux aéronefs successifs, le départ de deux aéronefs successifs ou encore l’arrivée et le départ de deux aéronefs successifs sur une même piste d’aéroport.
De façon générale, la séparation entre deux arrivées successives d’aéronefs sur une même piste d’aéroport dépend de plusieurs paramètres. Parmi ces paramètres, il y a la séparation minimale radar, la turbulence de sillage générée par le premier aéronef à atterrir ou encore le temps d’occupation de la piste. La séparation entre deux départs successifs d’aéronefs sur une même piste dépend également de la turbulence de sillage et du temps d’occupation de piste. Dans ces deux cas, la séparation est associée, par mesures de sécurité, au paramètre qui génère la plus grande distance de séparation.
Lorsque la piste permet le départ d’un aéronef entre deux arrivées d’aéronefs, la séparation entre ces deux arrivées dépend à la fois du temps d’occupation de piste à l’arrivée et du temps d’occupation de piste au départ de chacun des aéronefs. Dans ce cas, le temps d’occupation de piste n’étant pas connu, la séparation prend en compte des marges d’erreur supplémentaires.
Usuellement, le temps d’occupation d’une piste est déterminé au sol, par des systèmes de contrôle de trafic aérien. Le temps d’occupation de piste est calculé à partir de données statistiques d’occupation de chaque piste en fonction des types d’aéronefs, des conditions climatiques...
Toutefois, le temps d’occupation de piste, déterminé par des méthodes connu de l’art antérieur, ne dépend pas de données de paramètres courants de l’aéronef. Ceci oblige à prendre en compte des marges supplémentaires dans le calcul des temps d’occupation ce qui augmente de fait les séparations entre arrivées, départs ou arrivée et départ.
Cette solution n’est donc pas complètement satisfaisante.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un système de prédiction du temps d’occupation d’une piste par un aéronef.
Selon l’invention, le système de prédiction comporte :
- une unité de génération configurée pour générer un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef et un ensemble de données de parcours de l’aéronef vers la piste ;
- une unité de calcul configurée pour calculer au moins une valeur du temps d’occupation de la piste représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste et d’un temps de parcours vers la piste, à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours ; et
- une première unité de transmission configurée pour transmettre ladite au moins une valeur du temps d’occupation de la piste à un système utilisateur.
- une unité de génération configurée pour générer un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef et un ensemble de données de parcours de l’aéronef vers la piste ;
- une unité de calcul configurée pour calculer au moins une valeur du temps d’occupation de la piste représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste et d’un temps de parcours vers la piste, à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours ; et
- une première unité de transmission configurée pour transmettre ladite au moins une valeur du temps d’occupation de la piste à un système utilisateur.
Ainsi, grâce à l’invention, la prédiction du temps d’occupation de piste dépend de paramètres courants de l’aéronef en phase d’atterrissage ou en phase de décollage. Le temps d’occupation de piste est également transmis directement au système utilisateur qui peut, en retour, adapter les séparations entre deux arrivées, deux départs ou une arrivée et un départ d’aéronef sur une même piste.
Avantageusement, l’ensemble de données de variation de vitesse comprend, au moins :
- une valeur de vitesse initiale de roulage de l’aéronef sur la piste ;
- des données de frottement sur la piste ;
- des données climatiques ;
- des données de pente de la piste ;
- des données de chargement de l’aéronef ;
-des données de poussée des moteurs de l’aéronef ;
- des données relatives aux voies de circulation vers une sortie de la piste ; et
des données relatives à la configuration aérodynamique de l’aéronef.
- une valeur de vitesse initiale de roulage de l’aéronef sur la piste ;
- des données de frottement sur la piste ;
- des données climatiques ;
- des données de pente de la piste ;
- des données de chargement de l’aéronef ;
-des données de poussée des moteurs de l’aéronef ;
- des données relatives aux voies de circulation vers une sortie de la piste ; et
des données relatives à la configuration aérodynamique de l’aéronef.
Par ailleurs, l’unité de calcul comporte :
- un premier module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’alignement à partir de l’ensemble de données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à un alignement de l’aéronef vers la piste, le temps d’alignement représentant le temps de parcours entre une position d’attente de l’aéronef et une position d’alignement de l’aéronef sur la piste ; et
- un deuxième module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps de décollage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une accélération de l’aéronef, le temps de décollage représentant le temps de roulage entre la position d’alignement de l’aéronef et une position à laquelle les roues de l’aéronef ne touchent plus la piste.
- un premier module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’alignement à partir de l’ensemble de données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à un alignement de l’aéronef vers la piste, le temps d’alignement représentant le temps de parcours entre une position d’attente de l’aéronef et une position d’alignement de l’aéronef sur la piste ; et
- un deuxième module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps de décollage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une accélération de l’aéronef, le temps de décollage représentant le temps de roulage entre la position d’alignement de l’aéronef et une position à laquelle les roues de l’aéronef ne touchent plus la piste.
Avantageusement, l’unité de calcul comporte :
- un troisième module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à une approche de l’aéronef en vol vers la piste, le temps d’approche représentant le temps de parcours entre une position du seuil de la piste et une position à laquelle les roues de l’aéronef touchent la piste ;
- un quatrième module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’atterrissage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une décélération de l’aéronef sur la piste, le temps d’atterrissage représentant le temps de roulage entre la position du seuil de la piste et la position de l’aéronef de sortie de la piste ; et
- un module de vérification configuré pour vérifier si ladite au moins une valeur de temps d’occupation d’une piste représentant la somme dudit temps d’approche et dudit temps d’atterrissage est inférieure ou égale à au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste.
- un troisième module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à une approche de l’aéronef en vol vers la piste, le temps d’approche représentant le temps de parcours entre une position du seuil de la piste et une position à laquelle les roues de l’aéronef touchent la piste ;
- un quatrième module de calcul configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’atterrissage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une décélération de l’aéronef sur la piste, le temps d’atterrissage représentant le temps de roulage entre la position du seuil de la piste et la position de l’aéronef de sortie de la piste ; et
- un module de vérification configuré pour vérifier si ladite au moins une valeur de temps d’occupation d’une piste représentant la somme dudit temps d’approche et dudit temps d’atterrissage est inférieure ou égale à au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste.
De préférence, le système de prédiction comporte une seconde unité de transmission configurée pour transmettre à l’unité de calcul ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste, ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste étant émise par le système utilisateur.
La présente invention concerne également un procédé de prédiction du temps d’occupation d’une piste par un aéronef comprenant la succession d’étapes suivantes :
- une étape de génération, mise en œuvre par une unité de génération, consistant à générer un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef et un ensemble de données de parcours de l’aéronef vers la piste ;
- une étape de calcul, mise en œuvre par une unité de calcul, consistant à calculer au moins une valeur du temps d’occupation de la piste représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste et d’un temps de parcours vers la piste, à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours ; et
- une première étape de transmission, mise en œuvre par une première unité de transmission, consistant à transmettre ladite au moins une valeur du temps d’occupation de la piste à un système utilisateur.
- une étape de génération, mise en œuvre par une unité de génération, consistant à générer un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef et un ensemble de données de parcours de l’aéronef vers la piste ;
- une étape de calcul, mise en œuvre par une unité de calcul, consistant à calculer au moins une valeur du temps d’occupation de la piste représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste et d’un temps de parcours vers la piste, à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours ; et
- une première étape de transmission, mise en œuvre par une première unité de transmission, consistant à transmettre ladite au moins une valeur du temps d’occupation de la piste à un système utilisateur.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape de calcul comprend, successivement :
- une première sous-étape de calcul, mise en œuvre par un premier module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps d’alignement à partir de l’ensemble de données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à un alignement de l’aéronef vers la piste, le temps d’alignement représentant le temps de parcours entre une position d’attente de l’aéronef et une position d’alignement de l’aéronef sur la piste ;et
- une deuxième sous-étape de calcul, mise en œuvre par un deuxième module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps de décollage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une accélération de l’aéronef, le temps de décollage représentant le temps de roulage entre la position d’alignement de l’aéronef et une position à laquelle les roues de l’aéronef ne touchent plus la piste.
- une première sous-étape de calcul, mise en œuvre par un premier module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps d’alignement à partir de l’ensemble de données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à un alignement de l’aéronef vers la piste, le temps d’alignement représentant le temps de parcours entre une position d’attente de l’aéronef et une position d’alignement de l’aéronef sur la piste ;et
- une deuxième sous-étape de calcul, mise en œuvre par un deuxième module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps de décollage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une accélération de l’aéronef, le temps de décollage représentant le temps de roulage entre la position d’alignement de l’aéronef et une position à laquelle les roues de l’aéronef ne touchent plus la piste.
Dans une variante, l’étape de calcul comprend, successivement :
- une troisième sous-étape de calcul, mise en œuvre par un troisième module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé une approche de l’aéronef en vol vers la piste, le temps d’approche représentant le temps de parcours entre une position du seuil de la piste et une position à laquelle les roues de l’aéronef touchent la piste ;
- une quatrième sous-étape de calcul, mise en œuvre par un quatrième module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps d’atterrissage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une décélération de l’aéronef sur la piste, le temps d’atterrissage représentant le temps de roulage entre la position du seuil de la piste et la position de l’aéronef de sortie de la piste ; et
- une sous-étape de vérification, mise en œuvre par un module de vérification, consistant à vérifier si ladite au moins une valeur de temps d’occupation d’une piste représentant la somme dudit temps d’approche et dudit temps d’atterrissage est inférieure ou égale à au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste.
- une troisième sous-étape de calcul, mise en œuvre par un troisième module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé une approche de l’aéronef en vol vers la piste, le temps d’approche représentant le temps de parcours entre une position du seuil de la piste et une position à laquelle les roues de l’aéronef touchent la piste ;
- une quatrième sous-étape de calcul, mise en œuvre par un quatrième module de calcul, consistant à calculer au moins une valeur de temps d’atterrissage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une décélération de l’aéronef sur la piste, le temps d’atterrissage représentant le temps de roulage entre la position du seuil de la piste et la position de l’aéronef de sortie de la piste ; et
- une sous-étape de vérification, mise en œuvre par un module de vérification, consistant à vérifier si ladite au moins une valeur de temps d’occupation d’une piste représentant la somme dudit temps d’approche et dudit temps d’atterrissage est inférieure ou égale à au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste.
De manière avantageuse, dans cette variante le procédé de prédiction comprend une seconde étape de transmission, mise en œuvre par une seconde unité de transmission antérieurement à l’étape de calcul, consistant à transmettre à l’unité de calcul ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste, ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste étant émise par le système utilisateur.
La présente invention concerne par ailleurs un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est muni d’un système de prédiction de temps d’occupation d’une piste par un aéronef tel que celui décrit ci-dessus.
Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
Le système de prédiction1 de temps d’occupation d’une piste (ci-après « système de prédiction » 1) permettant d’illustrer l’invention et illustré de façon schématique sur la figure 2, est un système qui prédit le temps qu’occupe un aéronef AC, en particulier d’un avion de transport, sur une piste d’aéroport, lorsqu’il se prépare à décoller ou à atterrir.
Comme représenté très schématiquement sur la figure 1, ce système de prédiction 1 est monté sur l’aéronef AC. Le système de prédiction 1 permet de prédire le temps d’occupation de piste de l’aéronef AC sur lequel il est monté sans prendre en compte de marges d’erreur supplémentaire.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « piste » R (« runway » en anglais) la surface sur laquelle l’aéronef AC peut décoller et/ou atterrir. Une piste R est, par ailleurs, connectée à des voies de circulation (« taxiway » en anglais) permettant à l’aéronef AC de se déplacer d’une aire de stationnement vers la piste R avant le décollage et de se déplacer de la piste R vers une sortie après l’atterrissage.
Dans un mode de réalisation préféré, le système 1 comporte une unité de génération GEN 2 (« generation unit » en anglais). Cette unité de génération 2 génère un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef AC et un ensemble de données de parcours de l’aéronef AC vers la piste R.
L’ensemble de données de variation de vitesse informe sur un profil d’accélération, respectivement, de décélération de l’aéronef AC lorsqu’il se trouve en phase de décollage, respectivement en phase d’atterrissage.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « phase de décollage » la phase durant laquelle l’aéronef AC se déplace d’une position d’attente P0 dans une voie de circulation de l’aéroport jusqu’à la fin de son décollage de la piste R (plus aucune roue de l’aéronef AC ne touche le sol). Par ailleurs, on entend par « phase d’atterrissage » la phase durant laquelle l’aéronef AC dépasse le seuil de la piste P2 qui se trouve à une hauteur d’environ 15 mètres par rapport au sol jusqu’à ce qu’il atteigne une position de sortie P3.
L’ensemble de données de variation de vitesse comprend notamment une valeur de vitesse initiale de roulage de l’aéronef AC sur la piste R. Une valeur de vitesse initiale de roulage est déterminée par des modules de calcul intégrés à l’aéronef AC à partir d’équations physiques de vol. À titre d’exemple, une valeur de vitesse initiale d’un aéronef AC en phase de décollage est comprise entre 0 et environ 20 kilomètres par heure.
L’ensemble de données de variation de vitesse représente également des données de force d’accélération, respectivement de décélération, qui comprennent :
- des données de frottement sur la piste représentant l’état d’humidité de la piste R ;
- des données climatiques. À titre d’exemple, il s’agit de données sur la direction et la force du vent ;
- des données de pente de la piste R ;
- des données sur la voie de circulation prévue pour sortir de la piste R (distance par rapport au seuil de piste P2, angle par rapport à l’axe de piste R ou vitesse maximum d’utilisation) ;
- des données sur la configuration aérodynamique prévue de l’aéronef AC (becs et volets) ;
- des données de chargement de l’aéronef AC ; et
-des données de poussée des moteurs de l’aéronef AC. En phase de décollage de l’aéronef AC, des données de poussée des moteurs peuvent être associées à une valeur maximale de poussée qui dépend de la longueur de la piste R. En phase d’atterrissage de l’aéronef AC, des données de poussée des moteurs peuvent informer sur l’utilisation des inverseurs de poussée.
- des données de frottement sur la piste représentant l’état d’humidité de la piste R ;
- des données climatiques. À titre d’exemple, il s’agit de données sur la direction et la force du vent ;
- des données de pente de la piste R ;
- des données sur la voie de circulation prévue pour sortir de la piste R (distance par rapport au seuil de piste P2, angle par rapport à l’axe de piste R ou vitesse maximum d’utilisation) ;
- des données sur la configuration aérodynamique prévue de l’aéronef AC (becs et volets) ;
- des données de chargement de l’aéronef AC ; et
-des données de poussée des moteurs de l’aéronef AC. En phase de décollage de l’aéronef AC, des données de poussée des moteurs peuvent être associées à une valeur maximale de poussée qui dépend de la longueur de la piste R. En phase d’atterrissage de l’aéronef AC, des données de poussée des moteurs peuvent informer sur l’utilisation des inverseurs de poussée.
Comme représenté sur la figure 2, le système de prédiction 1 comporte également une unité de calcul COMP0 3 (« computation unit » en anglais) qui calcule au moins une valeur du temps d’occupation de la piste par l’aéronef AC. Le temps d’occupation de la piste représente la somme d’un temps de roulage de l’aéronef AC sur la piste et d’un temps de parcours de l’aéronef AC vers la piste. Le calcul du temps de roulage est réalisé à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et le calcul du temps de parcours est réalisé à partir de l’ensemble de données de parcours.
Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de calcul 3 permet le calcul du temps d’occupation de la piste lorsque l’aéronef AC est en phase de décollage. L’unité de calcul 3 comporte un module de calcul COMP1 4A qui calcule une valeur de temps d’alignement de l’aéronef AC à partir de l’ensemble de données de parcours. Le temps d’alignement représente le temps de parcours de l’aéronef AC de sa position d’attente P0 jusqu’à une position dite d’alignement P1 sur la piste R, comme représenté sur la figure 3A. La position d’alignement P1 correspond à une position où l’aéronef AC fait face à la piste R en vue de son décollage. L’ensemble de données de parcours généré par l’unité de génération 2 est associé à cet alignement de l’aéronef AC sur la piste. L’ensemble de données de parcours comprend une valeur de la distance entre la position d’attente P0 et la position d’alignement P1 et une valeur de vitesse d’alignement. Cette valeur de vitesse d’alignement est obtenue par des modules de calcul de l’aéronef AC à partir d’équations de physique de vol. La vitesse d’alignement de l’aéronef AC varie en fonction de la pente de la voie de circulation entre la position d’attente P0 et la position d’alignement P1, la masse de chargement de l’aéronef AC et la poussée des moteurs.
Le module de calcul 4A calcule la valeur de temps d’alignement en divisant la distance entre les positions d’attente P0 et d’alignement P1 par la vitesse d’alignement. À titre d’exemple, une valeur du temps d’alignement est comprise entre 25 et 30 secondes.
Le temps d’alignement de l’aéronef AC est une information particulièrement importante lorsque la piste R est utilisée à la fois pour des décollages et des atterrissages.
Dans ce mode de réalisation, l’unité de calcul 3 comporte également un module de calcul COMP2 4B qui calcule une valeur de temps de décollage. Le temps de décollage représente le temps de roulage entre la position d’alignement P1 de l’aéronef AC et une position à laquelle les roues de l’aéronef ne touchent plus la piste R (voir figure 3A).
Par ailleurs, le calcul de la valeur de temps de décollage est réalisé à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse. Dans ce mode de réalisation, l’ensemble de données de variation de vitesse est associé à une accélération de l’aéronef AC et informe sur le profil d’accélération. L’ensemble de données de variations de vitesse comprend la vitesse initiale de roulage et des données de force d’accélération calculées à partir des données précitées ainsi qu’à partir de la température, l’altitude, et la pression de l’air. La vitesse initiale de roulage et les données de force d’accélération déterminent le profil d’accélération de l’aéronef AC en phase de décollage en fonction du temps. Le profil d’accélération est calculé par les modules de calcul intégrés de l’aéronef AC. Le module de calcul 4B calcule un profil de vitesse et un profil de position de l’aéronef AC par intégration du profil d’accélération sur le temps. Le temps de roulage sur la piste R est prédit en divisant le profil de position de l’aéronef AC par le profil de vitesse de l’aéronef AC.
Dans un autre mode de réalisation particulier, l’unité de calcul 3 calcule le temps d’occupation de la piste par l’aéronef AC lorsque celui-ci est en phase d’atterrissage. Comme représenté sur la figure 2, l’unité de calcul 3 comporte un module de calcul COMP3 5A qui calcule une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours. En phase d’atterrissage, comme représenté sur la figure 3B, le temps d’approche représente le temps de parcours de l’aéronef AC entre la position de l’aéronef AC dépassant le seuil de la piste P2 à une hauteur d’environ 15 mètres au-dessus du sol et une position de l’aéronef AC à laquelle les roues du train d’atterrissage sont en contact avec le sol de la piste (non représenté).
L’ensemble de données de parcours étant associé à une approche de l’aéronef AC en vol vers la piste R, il comprend une valeur de la distance dite d’approche entre la position de seuil de piste P2 et la position de contact des roues avec le sol. La valeur de cette distance peut varier en fonction de la manœuvre d’approche ou d’arrondi réalisée par le pilote. L’ensemble de données de parcours comprend, de plus, une valeur de vitesse d’approche finale qui est déterminée par des modules de calcul d’aéronef AC à partir d’équations de physique de vol. La vitesse d’approche finale peut varier en fonction des conditions atmosphériques, par exemple, la force et la direction du vent, en fonction de la masse de chargement de l’aéronef AC, en fonction de la température et de l’altitude. La vitesse d’approche peut également varier en fonction de la configuration des becs de bord d’attaque et des volets prévue pour l’approche finale. Le module de calcul 5A calcule une valeur du temps d’approche en divisant la valeur de distance d’approche par la valeur de la vitesse d’approche finale.
Dans ce mode de réalisation, l’unité de calcul 3 comporte également un module de calcul COMP4 5B qui calcule une valeur de temps d’atterrissage. Cette valeur de temps d’atterrissage dépend d’une voie de sortie sélectionnée par le module de calcul 5B. Comme représenté sur la figure 3B, le temps d’atterrissage représente le temps de roulage entre la position à laquelle les roues de l’aéronef AC touchent le sol de la piste R et la position de l’aéronef AC en sortie P3 de piste, c’est-à-dire la position à laquelle la piste R est considérée comme libre et donc utilisable pour un autre atterrissage ou un décollage. La valeur de temps d’atterrissage est calculée à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, qui est associé à une décélération de l’aéronef AC sur la piste R sélectionnée.
L’ensemble de données de variation de vitesse informe sur un profil de décélération comprenant la vitesse initiale de roulage qui représente la vitesse d’approche finale utilisée dans le calcul du temps d’approche, des données de force de décélération ainsi qu’une valeur de vitesse de sortie de piste et une position de sortie P3 de piste. Par ailleurs, la position de sortie P3 de piste est une position spécifique qui peut varier en fonction des aéroports.
La vitesse de sortie de piste dépend du type de sortie. Une voie de sortie rapide présente un angle faible par rapport à la piste d’atterrissage ce qui permet à l’aéronef AC de s’engager vers cette sortie avec une vitesse de roulage de l’ordre de 75 à 90 kilomètres par heure. En revanche, la vitesse de roulage de l’aéronef AC devrait être diminuée fortement afin de permettre à l’aéronef AC de s’engager dans une voie de sortie formant un angle d’environ 90 degrés avec la piste R.
En outre, le profil de décélération représenté par les variables précitées est défini par des modules de calcul intégrés à l’aéronef AC selon des équations de physiques de vol. À partir de ce profil de décélération, le module de calcul 5B calcule un profil de vitesse et un profil de position de l’aéronef AC par intégration du profil de décélération sur le temps. Le temps d’atterrissage est prédit en divisant le profil de position de l’aéronef AC par le profil de vitesse de l’aéronef AC.
Comme représenté sur la figure 2, l’unité de calcul 3 comporte de plus un module de vérification VERI 5C (« verification module » en anglais). Ce module de vérification 5C est apte à comparer la valeur de temps d’occupation d’une piste qui représente la somme du temps d’approche calculé par le module 4A et du temps d’atterrissage calculé par le module de calcul 4B à une valeur prédéterminée de temps d’occupation de la piste R. Le module de vérification 5C est également apte à transmettre, au système utilisateur 8, une information d’alerte si la valeur du temps d’occupation de piste prédite est supérieure à la valeur prédéterminée. La valeur prédéterminée peut représenter un temps maximal d’occupation de la piste R qu’il est nécessaire de respecter afin d’assurer la sécurité des séparations d’aéronef AC entre deux arrivées, deux départs et un départ et une arrivée sur la même piste R.
Comme représenté sur la figure 2, le système de prédiction 1 comporte également une unité de transmission TRANS2 6 (« transmission unit » en anglais). Cette unité de transmission 6 permet de transmettre à l’unité de calcul 3 la valeur prédéterminée de temps d’occupation de la piste R, laquelle a préalablement été émise par un système utilisateur 8. Le système utilisateur 8 peut être une unité de stockage, une unité de traitement de données... utilisée dans le cadre du contrôle du trafic aérien à l’approche ou dans un aéroport. Le système utilisateur 8 peut également comprendre un écran d’affichage permettant à un opérateur, par exemple un contrôleur de trafic aérien de visualiser le temps d’occupation d’un aéronef AC en particulier sur une piste R.
Par ailleurs, le système 1 comporte une unité de transmission TRANS1 7. Cette unité de transmission 7 est apte à transmettre la valeur du temps d’occupation de la piste calculée par l’unité de calcul 3 et la voie de sortie sélectionnée au système utilisateur 8. Dans un mode de réalisation préféré, l’unité de transmission 6 et l’unité de transmission 7 forment une seule et même unité de transmission. En variante, l’unité de transmission 6 et l’unité de transmission 7 sont deux unités distinctes.
Le système de prédiction 1, tel que décrit ci-dessus, met en œuvre un procédé de prédiction de temps d’occupation de piste, représenté sur les figures 4A et 4B. Le procédé comprend une succession d’étapes qui sont générées par le système de prédiction 1.
Comme représenté sur les figures 4A et 4B, le procédé comprend une étape de génération E2 au cours de laquelle un ensemble de données de variation de données et un ensemble de données de parcours sont générés par l’unité de génération 2. Ces ensembles sont ensuite transmis à l’unité de calcul 3 qui, au cours d’une étape de calcul E3, calcule une valeur du temps d’occupation d’une piste R par l’aéronef AC. Le temps d’occupation d’une piste R représente la somme du temps de roulage de l’aéronef AC sur la piste R et du temps de parcours de l’aéronef AC vers la piste R.
Dans un premier mode de réalisation, l’unité de calcul 3 calcule le temps d’occupation de l’aéronef AC sur la piste R lorsqu’il est en phase de décollage. L’étape de calcul E3 comprend alors des sous-étapes de calcul E4A et E4B. Ces sous-étapes de calcul E4A et E4B peuvent être réalisées de manière simultanée. En variante, elles sont réalisées successivement.
Comme représenté sur la figure 4A, au cours de la sous-étape de calcul E4A, le module de calcul 4A calcule la valeur du temps d’alignement de l’aéronef AC sur la piste R de laquelle il va décoller. Ce calcul est réalisé à partir de la distance entre la position d’attente P0 et la position d’alignement P1, comme représenté sur la figure 3A, et de la vitesse d’alignement. La distance d’alignement et la vitesse d’alignement forment des données de l’ensemble de données de parcours généré et transmis par l’unité de génération 2.
Lors d’une sous-étape de calcul E4B, le module de calcul 4B détermine le temps de décollage à partir du profil d’accélération défini par l’ensemble de variation de données généré et transmis par l’unité de génération 2. La somme du temps de décollage et du temps d’alignement forme le temps d’occupation de la piste R par l’aéronef AC en phase de décollage. La valeur de ce temps d’occupation de piste est ensuite transmise à un système utilisateur 8 par l’unité de transmission 7 lors d’une étape de transmission E6.
Dans un second mode de réalisation, le procédé permet de prédire le temps d’occupation de la piste R par l’aéronef AC en phase d’atterrissage. Comme représenté sur la figure 4B, au cours d’une étape de transmission E1, l’unité de transmission 6 transmet à l’unité de calcul 3 une valeur prédéterminée de temps d’occupation de piste. Cette valeur prédéterminée a préalablement été émise par le système utilisateur 8. Cette valeur prédéterminée peut représenter une valeur seuil que le temps d’occupation d’une piste calculé par l’unité de calcul 3 ne doit pas dépasser. Il peut s’agir de la valeur de temps d’occupation d’une piste déterminée par le système utilisateur 8 et comprenant des marges d’’erreur.
Par ailleurs, l’étape de transmission E1 peut être antérieure à l’étape de génération E2. En variante, les deux étapes E1 et E2 peuvent être réalisées de manière simultanée. Dans une autre variante, l’étape de transmission E1 est ultérieure à l’étape de génération E2.
En phase d’atterrissage, l’étape de calcul E3 comprend les sous-étapes de calcul E5A, E5B et la sous-étape de vérification E5C. La sous-étape de vérification E5C est ultérieure aux sous-étapes de calcul E5A et E5B.
La valeur du temps d’approche est calculée par le module de calcul 5A, lors de la sous-étape de calcul E5A. Le module de calcul 5A reçoit des données de l’ensemble de parcours généré par l’unité de génération 2. Ces données comprennent la vitesse d’approche finale et la distance entre la position du seuil de piste P2 (voir figure 3B) et la position à laquelle les roues de l’aéronef AC touchent le sol de la piste R.
Lors de la sous-étape de calcul E5B, le module de calcul 5B reçoit des données de l’ensemble de données de variation de vitesse généré par l’unité de génération 2. Ces données forment un profil de vitesse et un profil de position de l’aéronef AC qui dépendent de la voie de sortie sélectionnée par le système de prédiction 1. À partir des profils de position et de vitesse, le module de calcul 5B calcule le temps d’atterrissage qui représente le temps que l’aéronef AC met entre la position à laquelle ses roues vont toucher le sol de la piste R et la position de sortie P3 de piste, comme représenté sur la figure 3B.
Au cours de la sous-étape de vérification E5C, le module de vérification 5C reçoit la valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste R transmise par l’unité de transmission 6 puis compare cette valeur prédéterminée à la valeur de temps d’occupation de piste représentant la somme du temps d’approche calculé par le module de calcul 5A et du temps d’atterrissage calculé par le module de calcul 5B. Si la valeur du temps d’occupation de piste prédite est supérieure à la valeur prédéterminée, le module de vérification 5C émet une information d’alerte relative à ce résultat de comparaison. Cette information permet au contrôleur, par exemple, d’adapter les séparations entre deux arrivées. Si la valeur d’occupation de piste prédite est inférieure ou égale à la valeur prédéterminée, le module de vérification 5C n’émet aucune information.
Dans le second mode de réalisation, la valeur du temps d’occupation d’une piste par l’aéronef AC, qui a été calculée par l’unité de calcul 3, ainsi que la voie de sortie sélectionnée par l’unité de calcul 3, est transmise au système utilisateur 8 par l’unité de transmission 7 lors d’une étape de transmission E6. L’information d’alerte et le temps d’occupation d’une piste peuvent être transmis au système utilisateur environ 30 minutes avant l’atterrissage ce qui permet au contrôleur d’adapter les séparations si besoin.
La transmission des temps d’occupation de piste par un aéronef AC au système utilisateur 8 permet d’adapter automatiquement la séparation d’aéronef AC entre deux départs, deux arrivées et une arrivée et un départ sur la même piste.
Le système de prédiction 1, tel que décrit ci-dessus, présente les avantages suivants :
- une amélioration de la sécurité aéroportuaire ;
- une augmentation de la capacité des pistes à accueillir des aéronefs AC en réduisant les séparations entre une arrivée et un départ d’aéronefs AC, entre deux départs d’aéronefs AC et entre deux arrivées d’aéronef AC sur une même piste R ; et
- une optimisation des files d’attente au décollage et des économies de carburant.
- une amélioration de la sécurité aéroportuaire ;
- une augmentation de la capacité des pistes à accueillir des aéronefs AC en réduisant les séparations entre une arrivée et un départ d’aéronefs AC, entre deux départs d’aéronefs AC et entre deux arrivées d’aéronef AC sur une même piste R ; et
- une optimisation des files d’attente au décollage et des économies de carburant.
Claims (10)
- Système de prédiction du temps d’occupation d’une piste (R) par un aéronef (AC),
caractérisé en ce qu’il comporte :
- une unité de génération (2) configurée pour générer un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef et un ensemble de données de parcours de l’aéronef (AC) vers la piste (R) ;
- une unité de calcul (3) configurée pour calculer au moins une valeur du temps d’occupation de la piste (R) représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste (R) et d’un temps de parcours vers la piste (R), à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours ; et
- une première unité de transmission (7) configurée pour transmettre ladite au moins une valeur du temps d’occupation de la piste (R) à un système utilisateur (8). - Système de prédiction selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l’ensemble de données de variation de vitesse comprend, au moins :
- une valeur de vitesse initiale de roulage de l’aéronef (AC) sur la piste (R) ;
- des données de frottement sur la piste (R) ;
- des données climatiques ;
- des données de pente de la piste (R) ;
- des données relatives à une voie de circulation vers une sortie de la piste (R) ;
- des données sur une configuration aérodynamique prévue de l’aéronef (AC).
- des données de chargement de l’aéronef (AC) ; et
-des données de poussée des moteurs de l’aéronef (AC). - Système de prédiction selon l’une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l’unité de calcul comporte :
- un premier module de calcul (4A) configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’alignement à partir de l’ensemble de données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à un alignement de l’aéronef (AC) vers la piste (R), le temps d’alignement représentant le temps de parcours entre une position d’attente (P0) de l’aéronef (AC) et une position d’alignement (P1) de l’aéronef (AC) sur la piste (R) ; et
- un deuxième module de calcul (4B) configuré pour calculer au moins une valeur de temps de décollage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une accélération de l’aéronef (AC), le temps de décollage représentant le temps de roulage entre la position d’alignement (P1) de l’aéronef (AC) et une position à laquelle les roues de l’aéronef (AC) ne touchent plus la piste (R). - Système de prédiction selon l’une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l’unité de calcul (3) comporte :
- un troisième module de calcul (5A) configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à une approche de l’aéronef (AC) en vol vers la piste (R), le temps d’approche représentant le temps de parcours entre une position du seuil de la piste (P2) et une position à laquelle les roues de l’aéronef touchent la piste ;
- un quatrième module de calcul (5B) configuré pour calculer au moins une valeur de temps d’atterrissage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une décélération de l’aéronef sur la piste, le temps d’atterrissage représentant le temps de roulage entre la position du seuil de la piste (P2) et la position de l’aéronef (AC) de sortie (P3) de la piste (R) ; et
- un module de vérification (5C) configuré pour vérifier si ladite au moins une valeur de temps d’occupation d’une piste représentant la somme dudit temps d’approche et dudit temps d’atterrissage est supérieure à au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste et pour transmettre une information d’alerte au système utilisateur (8), le cas échéant. - Système de prédiction, selon l’une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu’il comporte également une seconde unité de transmission configurée pour transmettre à ladite unité de calcul ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste, ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste étant émise par le système utilisateur (8). - Procédé de prédiction du temps d’occupation d’une piste par un aéronef,
caractérisé en ce qu’il comprend la succession d’étapes suivantes :
- une étape de génération (E2), mise en œuvre par une unité de génération (2), consistant à générer un ensemble de données de variation de vitesse de l’aéronef (AC) et un ensemble de données de parcours de l’aéronef (AC) vers la piste (R) ;
- une étape de calcul (E3), mise en œuvre par une unité de calcul (3), consistant à calculer au moins une valeur du temps d’occupation de la piste représentant une somme d’un temps de roulage sur la piste et d’un temps de parcours vers la piste (R), à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse et de l’ensemble de données de parcours ; et
- une première étape de transmission (E6), mise en œuvre par une première unité de transmission (7), consistant à transmettre ladite au moins une valeur du temps d’occupation de la piste (R) à un système utilisateur (8). - Procédé de prédiction selon la revendication 6,
caractérisé en ce que l’étape de calcul (3) comprend, successivement :
- une première sous-étape de calcul (E4A), mise en œuvre par un premier module de calcul (4A), consistant à calculer au moins une valeur de temps d’alignement à partir de l’ensemble de données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé à un alignement de l’aéronef (AC) vers la piste (R), le temps d’alignement représentant le temps de parcours entre une position d’attente (P0) de l’aéronef (AC) et une position d’alignement (P1) de l’aéronef (AC) sur la piste (R) ;et
- une deuxième sous-étape de calcul (E4B), mise en œuvre par un deuxième module de calcul (4B), consistant à calculer au moins une valeur de temps de décollage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une accélération de l’aéronef (AC), le temps de décollage représentant le temps de roulage entre la position d’alignement (P1) de l’aéronef (AC) et une position à laquelle les roues de l’aéronef (AC) ne touchent plus la piste (R). - Procédé de prédiction selon la revendication 6,
caractérisé en ce que l’étape de calcul (E3) comprend, successivement :
- une troisième sous-étape de calcul (E5A), mise en œuvre par un troisième module de calcul (5A), consistant à calculer au moins une valeur de temps d’approche à partir de l’ensemble données de parcours, l’ensemble de données de parcours étant associé une approche de l’aéronef (AC) en vol vers la piste (R), le temps d’approche représentant le temps de parcours entre une position du seuil de la piste (P2) et une position à laquelle les roues de l’aéronef (AC) touchent la piste (R) ;
- une quatrième sous-étape de calcul (E5B), mise en œuvre par un quatrième module de calcul (5B), consistant à calculer au moins une valeur de temps d’atterrissage à partir de l’ensemble de données de variation de vitesse, l’ensemble de données de variation de vitesse étant associé à une décélération de l’aéronef (AC) sur la piste (R), le temps d’atterrissage représentant le temps de roulage entre la position du seuil de la piste (P2) et la position de l’aéronef (AC) de sortie (P3) de la piste (R) ; et
- une sous-étape de vérification (E5C), mise en œuvre par un module de vérification (5C), consistant à vérifier si ladite au moins une valeur de temps d’occupation d’une piste représentant la somme dudit temps d’approche et dudit temps d’atterrissage est supérieure à au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste et à transmettre une information d’alerte au système utilisateur (8), le cas échéant. - Procédé de prédiction selon la revendication 8,
caractérisé en ce qu’il comprend une seconde étape de transmission (E1), mise en œuvre par une seconde unité de transmission (6) antérieurement à l’étape de calcul (E3), consistant à transmettre à l’unité de calcul (3) ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste, ladite au moins une valeur prédéterminée de temps d’occupation d’une piste étant émise par le système utilisateur (8). - Aéronef,
caractérisé en ce qu’il comporte un système de prédiction (1) de temps d’occupation d’une piste par un aéronef (AC), tel que celui spécifié sous l’une quelconque des revendications 1 à 5.
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