FR3114905A1 - Système et procede de contrôle en temps reel de la trajectoire d’un aeronef sur une piste au sol - Google Patents

Système et procede de contrôle en temps reel de la trajectoire d’un aeronef sur une piste au sol Download PDF

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Abstract

SYSTÈME ET PROCEDE DE CONTRÔLE EN TEMPS REEL DE LA TRAJECTOIRE D’UN AERONEF SUR UNE PISTE AU SOL Un aspect de l’invention concerne un système (200) de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol, comportant : Des moyens de direction (110) configurés pour diriger l’aéronef au sol, chaque moyen de direction étant associé à au moins un paramètre d’utilisation ;Un calculateur (201) configuré pour :Déterminer, à partir de données d’aéronef et de données extérieures comportant des données d’état de la piste et des données météorologiques au sol, chaque moyen de direction (110) destiné à diriger l’aéronef selon une trajectoire prédéterminée et chaque paramètre d’utilisation correspondant ;Des moyens de contrôle (210) configurés pour contrôler chaque moyen de direction (110) déterminé selon chaque paramètre d’utilisation correspondant déterminé. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2

Description

SYSTÈME ET PROCEDE DE CONTRÔLE EN TEMPS REEL DE LA TRAJECTOIRE D’UN AERONEF SUR UNE PISTE AU SOL
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui des aéronefs et plus particulièrement celui des systèmes et procédés pour le contrôle de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol.
La présente invention concerne un système de contrôle de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol et en particulier un système de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol. La présente invention concerne également un procédé de contrôle mis en œuvre par le système.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Les sorties de piste d’aéronefs sont nombreuses, de l’ordre d’une sortie de piste par mois dans le monde, et dues, dans environ 25% des cas, à un mauvais choix de pilotage lors d’un atterrissage dans des conditions météorologiques dégradées.
Face à cela, les autorités aéronautiques requièrent la mise en place de solutions pour réduire le nombre de sorties de piste, et en particulier le nombre de sorties de piste transversales.
Les sorties de piste transversales sont liées à une mauvaise gestion des moyens de direction permettant de diriger l’aéronef, lorsque les conditions au niveau de la piste sont dégradées.
Actuellement, la répartition de l’utilisation des moyens de direction pour obtenir une trajectoire prédéterminée est calculée par une loi donnant la répartition entre l’utilisation du train d’atterrissage avant et l’utilisation de la gouverne de direction en fonction de la vitesse de l’aéronef. D’après cette loi, à faible vitesse, l’aéronef est dirigé par les roues du train d’atterrissage avant. Plus la vitesse augmente, et moins le train d’atterrissage avant est utilisé, au profit de la gouverne de direction. La répartition de l’utilisation des moyens de direction de l’aéronef dépend donc uniquement de sa vitesse, et ne prend donc pas notamment en compte les conditions météorologiques susceptibles d’influer sur la trajectoire de l’aéronef.
Il existe donc un besoin d’un système permettant de contrôler la trajectoire d’un aéronef et présentant un risque de sorties de pistes transversales réduit.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en proposant un système de contrôle de la trajectoire d’un aéronef limitant le risque de sorties de piste transversales.
Un premier aspect de l’invention concerne un système de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol, comportant :
  • Des moyens de direction configurés pour diriger l’aéronef au sol, chaque moyen de direction étant associé à au moins un paramètre d’utilisation ;
  • Un calculateur configuré pour :
    • Déterminer, à partir de données d’aéronef et de données extérieures comportant des données d’état de la piste et des données météorologiques au sol, chaque moyen de direction destiné à diriger l’aéronef selon une trajectoire prédéterminée et chaque paramètre d’utilisation correspondant ;
  • Des moyens de contrôle configurés pour contrôler chaque moyen de direction déterminé selon chaque paramètre d’utilisation correspondant déterminé.
Grâce à l’invention, le calculateur détermine le ou les moyens de direction et le ou les paramètres d’utilisation associés permettant de faire emprunter une trajectoire prédéterminée sur la piste à l’aéronef et qui prend en compte, d’une part les données de l’aéronef, et d’autre part, les données relatives à l’état de la piste et aux conditions météorologiques au sol.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système selon le premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon une variante de réalisation, les moyens de direction comportent un train d’atterrissage avant comprenant au moins une roue et une pluralité d’inverseurs de poussée équipés chacun sur un moteur de l’aéronef.
Selon une sous-variante de réalisation de la variante de réalisation précédente, les moyens de direction comportent en outre une gouverne de direction.
Selon un premier mode de réalisation compatible avec la variante de réalisation précédente, les moyens de contrôle comportent un unique contrôleur central.
Ainsi, le contrôleur central est configuré pour contrôler chaque moyen de direction, et en particulier chaque moyen de direction déterminé selon le ou les paramètres d’utilisation correspondants déterminés. Le nombre de calculateurs et donc la masse des moyens de contrôle est minimisée, ce qui permet notamment de limiter la consommation de carburant.
Selon un deuxième mode de réalisation compatible avec la variante de réalisation précédente, les moyens de contrôle comportent un contrôleur central et un contrôleur par moyen de direction.
Ainsi, chaque contrôleur est configuré pour contrôler un unique moyen de direction et le contrôleur central est configuré pour contrôler chacun des contrôleurs en fonction de chaque moyen de direction déterminé et de chaque paramètre d’utilisation correspondant déterminé. Il suffit donc d’équiper les aéronefs existants d’un calculateur central pour que le système de contrôle soit implémenté.
Selon une variante de réalisation compatible avec les variante et modes de réalisation précédents, l’aéronef comporte des moteurs et des moyens de freinage configurés pour freiner l’aéronef et les données d’aéronef comportent la vitesse de l’aéronef et/ou des données de disponibilité des moyens de direction et/ou des données d’utilisation des moyens de freinage et/ou des données d’utilisation des moteurs.
Ainsi, la détermination des moyens de direction et de leurs paramètres d’utilisation prend en compte la vitesse actuelle de l’aéronef et la vitesse à venir de l’aéronef, à travers les informations sur les moyens de freinage utilisés et l’utilisation des moteurs, et donc le taux de décélération de l’aéronef. La détermination des moyens de direction et de leurs paramètres d’utilisation prend également en compte la disponibilité des moyens de direction, pour n’utiliser que les moyens de direction qui peuvent être utilisés ou qu’il est avantageux d’utiliser.
Selon une sous-variante de réalisation de la variante de réalisation précédente, les données de disponibilité d’un moyen de direction comportent des données relatives à l’état du moyen de direction et/ou des données relatives au coût d’utilisation du moyen de direction.
Ainsi, la détermination des moyens de direction et de leurs paramètres d’utilisation prend en compte la capacité de fonctionnement de chaque moyen de direction et/ou son coût d’utilisation, par exemple à travers l’usure que l’utilisation engendre sur le moyen de direction et/ou la consommation de carburant qu’entraîne l’utilisation du moyen de direction.
Selon une variante de réalisation compatible avec les variantes et modes de réalisation précédents, le système comporte des premiers moyens de communication configurés pour communiquer avec une station au sol.
Ainsi, le système peut obtenir les données extérieures de la tour de contrôle en charge des atterrissages sur la piste, conformément à la réglementation.
Selon une variante de réalisation compatible avec les variantes et modes de réalisation précédents, le système comporte des deuxièmes moyens de communication configurés pour communiquer avec au moins un autre aéronef.
Ainsi, le calculateur peut utiliser les déterminations des moyens de direction et de leurs paramètres d’utilisation réalisées par d’autres aéronefs ayant précédemment atterris sur la piste.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un aéronef comportant un système selon le premier aspect de l’invention.
Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol mis en œuvre par le système selon le premier aspect de l’invention, comportant les étapes suivantes :
  • Détermination, par le calculateur, à partir de données d’aéronef et de données extérieures comportant des données d’état de la piste et des données météorologiques au sol, de chaque moyen de direction destiné à diriger l’aéronef selon une trajectoire prédéterminée et de chaque paramètre d’utilisation correspondant ;
  • Mise en œuvre de chaque moyen de direction déterminé selon chaque paramètre d’utilisation correspondant déterminé par les moyens de contrôle.
Selon une variante de réalisation, la mise en œuvre est automatique ou manuelle.
Ainsi, le pilote peut choisir de mettre lui-même en œuvre chaque moyen de direction selon chaque paramètre d’utilisation correspondant.
Selon une variante de réalisation compatible avec la variante de réalisation précédente, l’étape de détermination est réalisée dès que les données d’aéronef et/ou les données extérieures sont modifiées.
Ainsi, les moyens de direction et les paramètres d’utilisation associés mis en œuvre sont mis à jour en temps réel en fonction des données d’aéronef et/ou des données extérieures.
Un quatrième aspect de l’invention concerne un produit-programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon le troisième aspect de l’invention.
Un cinquième aspect de l’invention concerne un support d’enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon le troisième aspect de l’invention.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
  • La figure 1 montre une représentation schématique d’un aéronef.
  • La figure 2 montre une représentation schématique d’un premier mode de réalisation d’un système de contrôle selon l’invention.
  • La figure 3 montre une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un système de contrôle selon l’invention.
  • La figure 4 est un schéma synoptique illustrant les étapes d’un procédé de contrôle selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Un premier aspect de l’invention concerne un système de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef sur une piste au sol.
L’objectif de l’invention est d’éviter une sortie de piste de l’aéronef, plus particulièrement entre l’atterrissage de l’aéronef et l’arrivée à son point de stationnement. Le système de contrôle permet donc de maintenir l’aéronef selon une trajectoire prédéterminée sur la piste.
La trajectoire prédéterminée est par exemple la trajectoire passant par le milieu de la piste .
La trajectoire prédéterminée pourrait également être par exemple une trajectoire déterminée à partir de l’état de la piste, par exemple une trajectoire permettant d’éviter des zones dangereuses de la piste, comme des zones présentant des creux ou des bosses susceptibles d’endommager l’aéronef.
On entend par « contrôle en temps réel de la trajectoire de l’aéronef » que les données relatives à la trajectoire réelle de l’aéronef sont traitées immédiatement après leur acquisition, et que la durée entre l’acquisition des données de trajectoire et la production des consignes de contrôle permettant de régler la trajectoire réelle de l’aéronef sur la trajectoire prédéterminée est réduite au minimum.
La montre une représentation schématique du système de contrôle 200 selon un premier mode de réalisation.
La montre une représentation schématique du système de contrôle 200 selon un deuxième mode de réalisation.
Comme illustré sur la , le système de contrôle 200 comporte :
  • Des moyens de direction 110 ;
  • Un calculateur 201 ;
  • Des moyens de contrôle 210 comportant au moins un calculateur central 211.
Les moyens de direction 110 sont configurés pour diriger l’aéronef au sol, c’est-à-dire que les moyens de direction 110 sont capables de modifier la trajectoire de l’aéronef 100 au sol.
La montre une représentation schématique d’un aéronef 100.
Comme illustré sur la , les moyens de direction 110 comportent une pluralité d’inverseurs de poussée 111 et un train d‘atterrissage avant 112. L’aéronef 100 comporte une pluralité de moteurs 1110, chaque moteur 1110 étant équipé d’un inverseur de poussée 111. Le train d’atterrissage 112 comporte une pluralité de roues.
Les moyens de direction 110 peuvent également comporter une gouverne de direction 113, comme sur la .
Chaque moyen de direction 110 est associé à au moins un paramètre d’utilisation.
Un paramètre d’utilisation des inverseurs de poussée 111 est par exemple la puissance d’utilisation.
Un paramètre d’utilisation de la gouverne de direction 113 est par exemple l’angle de la gouverne de direction 113.
Le calculateur 201 est configuré pour déterminer le ou les moyens de direction 110 permettant de diriger l’aéronef 100 selon la trajectoire prédéterminée et le ou les paramètres d’utilisation associés.
La détermination comporte par exemple l’utilisation de l’inverseur de poussée 111 gauche avec une première puissance donnée, de l’inverseur de poussée 111 droit avec une deuxième puissance donnée et de la gouverne de direction 113 selon un angle donné.
La détermination est par exemple réalisée au moment de l’atterrissage de l’aéronef 100, lors du premier contact entre la piste et l’aéronef 100.
La détermination est réalisée à partir de données d’aéronef, c’est-à-dire de données relatives à l’aéronef, et de données extérieures, c’est-à-dire de données relatives aux conditions extérieures à l’aéronef 100.
Les données extérieures comportent des données relatives à l’état de la piste , par exemple le coefficient de friction de la piste, et des données relatives aux conditions météorologiques au niveau de la piste, par exemple la force et la direction du vent.
Les données extérieures sont par exemple obtenues par une tour de contrôle au sol en charge de la piste . Dans ce cas, le système 200 comporte des premiers moyens de communication 2021 permettant de communiquer avec la tour de contrôle et de manière générale avec une station au sol.
Les données d’aéronef comportent par exemple la vitesse de l’aéronef 100, des données relatives à la disponibilité des moyens de direction 110, par exemple si un moyen de direction 110 donné est en panne ou fonctionne, des données relatives à l’utilisation par l’aéronef 100 de ses moteurs 1110, par exemple la puissance délivrée par chaque moteur 1110, ou encore des données relatives à l’utilisation par l’aéronef 100 de ses moyens de freinage 102 configurés pour freiner l’aéronef 100, par exemple les moyens de freinage 102 qui sont activés et la façon dont la vitesse de l’aéronef 100 va évoluer en fonction des moyens de freinage 102 activés.
Les données relatives à la disponibilité d’un certain moyen de direction 110 comportent des données relatives à l’état du moyen de direction 110, par exemple si le moyen de direction 110 fonctionne ou est en panne ou encore le taux d’usure du moyen de direction 110, et/ou des données relatives au coût d’utilisation du moyen de direction 110, par exemple la consommation de carburant liée à l’utilisation du moyen de direction 110 ou encore le prix de remplacement du moyen de direction 110.
La détermination peut également être réalisée à partir de données en provenance d’autres aéronefs 100, par exemple d’aéronefs 100 ayant déjà atterris sur la piste. Dans ce cas, le système 200 comporte des deuxièmes moyens de communication 2022 permettant de communiquer avec les autres aéronefs 100.
La détermination est par exemple réalisée dès que les données d’aéronef et/ou les données extérieures sont modifiées.
Les moyens de contrôle 210 sont configurés pour contrôler les moyens de direction 110 en fonction de la détermination.
Selon le premier mode de réalisation du système 200 illustré à la , les moyens de contrôle 210 comportent un unique contrôleur central 211 configuré pour contrôler l’ensemble des moyens de direction 110.
Selon le deuxième mode de réalisation du système 200, les moyens de contrôle 210 comportent un contrôleur central 211 et un contrôleur 212 par moyen de direction 110 configuré pour contrôler le moyen de direction sur consigne du contrôleur central 211.
Sur la , les moyens de contrôle 210 comportent un contrôleur central 211, un contrôleur 212-1 configuré pour contrôler les inverseurs de poussée 111, un contrôleur 212-2 configuré pour contrôler le train d’atterrissage avant 112 et un contrôleur 212-3 configuré pour contrôler la gouverne de direction 113.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un aéronef 100 équipé du système selon le premier aspect de l’invention.
Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de contrôle en temps réel de la trajectoire de l’aéronef 100 mis en œuvre par le système 200 selon le premier aspect de l’invention.
La est un schéma synoptique illustrant les étapes du procédé 300 selon le troisième aspect de l’invention.
Une première étape 301 du procédé 300 mise en œuvre par le calculateur 201, consiste à déterminer chaque moyen de direction 110 et chaque paramètre d’utilisation correspondant en fonction des données d’aéronef et des données extérieures.
Une deuxième étape 302 du procédé 300 mise en œuvre par les moyens de contrôle 210, consiste à mettre en œuvre la détermination sur les moyens de direction 110.
La mise en œuvre des moyens de direction 110 peut être réalisée automatiquement ou manuellement par le pilote de l’aéronef 100.
Dans le cas où la mise en œuvre est manuelle, des indications pourront être fournies pour assister le pilote.
La première étape 301 est par exemple réalisée dès que les données d’aéronef et/ou les données extérieures sont modifiées.

Claims (15)

  1. Système (200) de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef (100) sur une piste au sol, comportant :
    • Des moyens de direction (110) configurés pour diriger l’aéronef (100) au sol, chaque moyen de direction (110) étant associé à au moins un paramètre d’utilisation ;
    • Un calculateur (201) configuré pour :
      • Déterminer, à partir de données d’aéronef et de données extérieures comportant des données d’état de la piste et des données météorologiques au sol, chaque moyen de direction (110) destiné à diriger l’aéronef (100) selon une trajectoire prédéterminée et chaque paramètre d’utilisation correspondant ;
    • Des moyens de contrôle (210) configurés pour contrôler chaque moyen de direction (110) déterminé selon chaque paramètre d’utilisation correspondant déterminé.
  2. Système (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de direction (110) comportent un train d’atterrissage avant (112) comprenant au moins une roue et une pluralité d’inverseurs de poussée (111) équipés chacun sur un moteur (1110) de l’aéronef (100).
  3. Système (200) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de direction (110) comportent en outre une gouverne de direction (113).
  4. Système (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (210) comportent un contrôleur central (211).
  5. Système (200) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (210) comportent en outre un contrôleur (212) par moyen de direction.
  6. Système (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données d’aéronef comportent la vitesse de l’aéronef (100) et/ou des données de disponibilité des moyens de direction (110) et/ou des données d’utilisation de moyens de freinage (102) de l’aéronef (100) et/ou des données d’utilisation de moteurs (1110) de l’aéronef (100).
  7. Système (200) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les données de disponibilité d’un moyen de direction (110) comportent des données relatives à l’état du moyen de direction (110) et/ou des données relatives au coût d’utilisation du moyen de direction (110).
  8. Système (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des premiers moyens de communication (2021) configurés pour communiquer avec une station au sol.
  9. Système (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des deuxièmes moyens de communication (2022) configurés pour communiquer avec au moins un autre aéronef (100).
  10. Aéronef (100) comportant le système (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  11. Procédé (300) de contrôle en temps réel de la trajectoire d’un aéronef (100) sur une piste au sol mis en œuvre par le système (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes :
    • Détermination (301), par le calculateur (201), à partir de données d’aéronef et de données extérieures comportant des données d’état de la piste et des données météorologiques au sol, de chaque moyen de direction (110) destiné à diriger l’aéronef (100) selon une trajectoire prédéterminée et de chaque paramètre d’utilisation correspondant ;
    • Mise en œuvre (302) de chaque moyen de direction (110) déterminé selon chaque paramètre d’utilisation correspondant déterminé, par les moyens de contrôle (210).
  12. Procédé (300) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la mise en œuvre est automatique ou manuelle.
  13. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l’étape de détermination (301) est réalisée dès que les données d’aéronef et/ou les données extérieures sont modifiées.
  14. Produit-programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12.
  15. Support d’enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2924828A1 (fr) * 2007-12-11 2009-06-12 Airbus France Sas Procede et dispositif de conduite au moins partiellement automatique d'un aeronef roulant au sol
US10202204B1 (en) * 2016-03-25 2019-02-12 AAR Aerospace Consulting, LLC Aircraft-runway total energy measurement, monitoring, managing, safety, and control system and method
US20200302809A1 (en) * 2019-03-18 2020-09-24 Rockwell Collins, Inc. Judgmental Oversteering Taxi Aid System and Method

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