WO2013079666A1 - Procédé de gestion d'un plan de vol vertical - Google Patents

Procédé de gestion d'un plan de vol vertical Download PDF

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WO2013079666A1
WO2013079666A1 PCT/EP2012/074107 EP2012074107W WO2013079666A1 WO 2013079666 A1 WO2013079666 A1 WO 2013079666A1 EP 2012074107 W EP2012074107 W EP 2012074107W WO 2013079666 A1 WO2013079666 A1 WO 2013079666A1
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WO
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flight
segment
segments
flight plan
speed
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/074107
Other languages
English (en)
Inventor
Guy Deker
Samuel ORZAN
Bertrand CAUDRON DE COQUERAUMONT
Philippe Chaix
Original Assignee
Thales
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Filing date
Publication date
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Priority to US14/362,023 priority Critical patent/US20140365041A1/en
Publication of WO2013079666A1 publication Critical patent/WO2013079666A1/fr

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/003—Flight plan management
    • G08G5/0039—Modification of a flight plan
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C19/00—Aircraft control not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0607—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • G05D1/0688—Emergency descent
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/003—Flight plan management

Definitions

  • the present invention relates to a method for managing a vertical flight plan, including the integration of tactical flight segments in a flight plan.
  • the invention can in particular be applied to a flight management system, known by the name of FMS, acronym for the English expression Flight Management System.
  • Civil aircraft may have to evolve according to altitude, speed, or other constraints to be compatible with specific procedures in certain controlled airspace, or in the context of civilian operations such as missions. by government aircraft, for example.
  • some modern aircraft include a flight management system capable of taking into account several "Altitude step” or planned altitude changes from fixed points in the flight plan, only during the cruise phase.
  • Some flight management systems also have the ability to plan tactical procedures, but they are generally independent of the civil flight plan management part and are not able to link together tactical and civilian procedures and in particular without possibility. to integrate them in a sequence of flight phases allowing a continuity of the predictions of altitude, speed, time and fuel along these chained procedures.
  • the subject of the invention is a method for managing a vertical flight plan comprising at least:
  • a fourth step is a step of determining an active segment during the flight of the aircraft, by a longitudinal distance sequencing of the contiguous segments.
  • each segment may comprise:
  • the method according to the invention may advantageously comprise a fifth step of generating guidance instructions from the active segment.
  • the guidance instructions can be advantageously displayed through a dedicated man-machine interface.
  • the controls of the aircraft can be advantageously enslaved on the guidance instructions.
  • the method according to the invention may further comprise a step of modifying the contiguous segments, the contiguous segments being automatically updated to integrate the modification, the modification step being followed by the third and fourth steps of calculating a lateral trajectory , calculating a vertical profile and a speed profile.
  • Each flight plan may advantageously consist of a sequence of generic segments.
  • Each flight plan can be stored in a memory of the flight management system as a sequence of generic segments.
  • the list of points of each flight plan is advantageously adapted to be reduced for display with the list of generic segments composed of these points.
  • the present invention further relates to a device for managing a vertical flight plan of an aircraft comprising a flight management system, man-machine interfaces.
  • the flight management system :
  • the flight management system can decompose the initial flight plan into segments comprising:
  • a transition phase between two consecutive segments ensuring a continuity of flight profiles at altitude and speed between two consecutive segments.
  • the flight management system may generate guidance instructions from the active segment.
  • the human machine interfaces in particular display the guidance instructions.
  • the flight management system transmits the guidance instructions to an autopilot of the aircraft.
  • the device can modify contiguous segments, the contiguous segments being automatically updated to integrate the modification, the modification of contiguous segments being followed by calculation of a lateral trajectory, calculation of a vertical profile and velocity profile. .
  • the present invention also relates to a device for managing a vertical flight plan of an aircraft comprising a flight management system, man-machine interfaces, said flight management system comprising:
  • An FPLN function decomposing an initial flight plan into a succession of contiguous segments, each segment comprising a change of altitude and / or speed, at least one point of the initial flight plan, a transition phase between two consecutive segments ensuring a continuity of the flight profiles in altitude and in speed between two consecutive segments, said FPLN function modifying the contiguous segments on request for modification coming from a human machine interface;
  • a prediction function calculating a vertical profile and a velocity profile from the calculated lateral trajectory
  • a guiding function performing a longitudinal distance sequencing of the contiguous segments, said remote sequencing being transmitted to the FPLN function, the FPLN function determining an active segment, during the flight of the aircraft.
  • the guidance function can generate guidance instructions from the active segment to an autopilot of the aircraft.
  • Man-machine interfaces can:
  • the active segment • the main parameters of the segment: a reference point or starting point, an altitude to be reached either exactly at the reference point, or going up or down from the reference point, a speed or a driving parameter of the aircraft , a type of segment.
  • the main advantages of the invention are to gather and integrate in a generic and simple way for the crew a succession of tactical and civil procedures with their driving criteria and their respective constraints.
  • Figure 1 a functional diagram of the different capabilities of a FMS according to the state of the art
  • FIG. 2 possible steps of the flight plan management method according to the invention
  • Figure 4 a diagram of a segment of the type "Step From” according to the invention.
  • FIG. 5 a diagram of a "Step To" type segment according to the invention.
  • FIG. 6a a diagram of an initial segment of a flight plan according to the state of the art
  • FIG. 6b a diagram of a possible modification according to the invention of the initial segment of a flight plan according to the state of the art
  • FIG. 7a an example of a first set of segments according to the invention
  • Figure 7b the first set of segments after deletion of a first segment
  • Figure 7c the first set of segments after deletion of a second segment
  • Figure 8 an example of a segment according to the invention describing a release procedure
  • FIG. 9 an example of a segment according to the invention describing a refueling procedure
  • FIG. 10 an example of segment according to the invention describing a fast descent procedure.
  • FIG. 11a two examples of a segment display page according to the invention.
  • FIG. 11b a first example of a sequence of segments according to the invention.
  • FIG. 1 represents a functional diagram of different capacities of a first FMS 1 of an aircraft according to the state of the art.
  • FMS is an acronym for the English expression Flight Monitoring System, meaning flight management system.
  • a flight management system may be implemented by at least one on-board computer on board the aircraft.
  • the first FMS 1 determines in particular a geometry of a flight plan profile followed by the aircraft.
  • the flight plan profile is calculated in four dimensions: three spatial dimensions and one dimension time / velocity profile.
  • the first FMS 1 also transmits to a pilot, via a first pilot interface 120, or to an autopilot 190, guidance instructions calculated by the first FMS 1 to follow the flight profile.
  • a flight management system may comprise one or more databases such as the first database PERF DB 2, the second database NAV DB 3.
  • the first and second databases PERF DB 2, NAV DB 3 respectively comprise Aircraft performance data and air navigation data, such as routes and tags.
  • the management of a flight plan uses means for creation / modification of flight plan by the crew of the aircraft through one or more man-machine interfaces such as:
  • a first capacity of the first FMS 1 may be a first flight plan management function 1 10, usually called FPLN.
  • FPLN is an acronym for the English expression Flight Plan.
  • the first capacity FPLN 1 10 allows in particular a management of different geographical elements composing a skeleton of a route to be followed by the aircraft comprising: a departure airport, crossing points, air routes to follow, an arrival airport .
  • the first capability FPLN 1 10 also allows management of different procedures forming part of a flight plan such as: a departure procedure, an arrival procedure, one or more waiting procedures.
  • the first capacity FPLN 1 10 allows the creation, modification, deletion of a primary or secondary flight plan.
  • the flight plan and its various information can be displayed for consultation on the part of the crew by display devices 120, also called human-machine interfaces, present in the cockpit of the aircraft as a first FMD 120, a first ND 120, a first VD 120.
  • the term VD is an acronym for the English expression Vertical Display, meaning vertical display.
  • the first VD 120 displays in particular a vertical flight profile.
  • the first FPLN capacity 1 10 uses data stored in the first and second databases PERF DB 2, NAV DB 3 to build a flight plan.
  • the first database PERF DB 2 may include aerodynamic parameters of the aircraft, characteristics of the engines of the aircraft.
  • the second database NAV DB 3 may for example comprise the following elements: geographical points, beacons, air routes, departure procedures, arrival procedures, altitude, speed or slope constraints.
  • a second capacity 130 of the FMS makes it possible to calculate a lateral trajectory for the flight plan defined by the first capacity FPLN 1 10.
  • the second capacity TRAJ 130 builds in particular a continuous trajectory starting from points d an initial flight plan while respecting the performance of the aircraft provided by the first database PERF DB 2.
  • the initial flight plan can be an active, temporary, secondary flight plan.
  • the continuous trajectory can be presented to the pilot by means of one of the man-machine interfaces 120.
  • a third capacity of the FMS 1 may be a first prediction function of the PRED trajectory 140.
  • the first prediction function PRED 140 notably constructs an optimized vertical profile from the lateral trajectory of the flight plan of the aircraft, provided by the function TRAJ 130.
  • the prediction function PRED 140 uses the data of the first database PERF DB 2.
  • the vertical profile can be presented to the pilot by means for example of a first VD 120.
  • a fourth capacity of the FMS 1 may be a first location function 3, named LOCNAV 170 in FIG.
  • the first function LOCNAV 170 performs in particular an optimized geographical location, in real time, of the aircraft according to geolocation means boarded the aircraft.
  • the following means can be used by the LOCNAV 170 function: a GPS 150 system, VHF radio beacons, 1RS 150 inertial reference systems, altitude and speed sensors 150.
  • a fifth capacity of the FMS 1 may be a first guidance function 180.
  • the first guidance function 180 provides, in particular to the automatic pilot 190 or to one of the man-machine interfaces 120, flight commands for guiding the aircraft in geographical planes. lateral and vertical (altitude and speed) so that said aircraft follows the planned trajectory in the initial flight plan.
  • the first guidance function 180 calculates flight commands, in particular by optimizing the speed of the aircraft, for example in order to minimize the aircraft's consumption.
  • the flight controls include instructions for speed, heading, altitude, roll, pitch capable of being taken into account directly by the controls of the aircraft.
  • FIG. 2 represents various possible steps of the flight plan management method 20 according to the invention.
  • the method according to the invention can be applied to the various existing flight plans such as an active flight plan, a temporary flight plan, a secondary flight plan.
  • One of the principles of the method 20 according to the invention is in particular to decompose an initial flight plan 21 into a succession of contiguous generic segments.
  • the flight plan is broken down into as many segments as it comprises changes of speed and / or altitude.
  • the segments are defined according to parameters necessary to ensure transitions between stable parts of the flight plan.
  • the transitions are defined by phases during which the parameters of the flight plan of the aircraft evolve.
  • the stable parts are defined by phases in the course of which the parameters of the flight plan remain constant.
  • the decomposition of the initial flight plan into generic segments may be based on a sufficiently open segment format to suit the description of existing or future civil or tactical procedures.
  • Generic segments may be anchored at points in the initial flight plan 21.
  • Each generic segment has parameters associated with the description of the speed, altitude and vertical trajectory, as well as parameters necessary for calculating transitions in speed and / or altitude between two consecutive generic segments.
  • the initial flight plan is thus broken down into as many generic segments as it contains vertical segments with different altitude, speed, aircraft operating parameters.
  • a generic segment advantageously makes it possible to specify an altitude and speed profile by individualizing each segment, for example according to its type: bearing, rising transition, descent transition, specific speed, for example, from or towards a reference point of the segment, with changes in speed, altitude, distance.
  • the generic segments thus defined make it possible to take into account different types of changes in flight level and speed, including changes in flight level or speed from tactical missions.
  • the method according to the invention can use in particular the following data together or separately, to manipulate the generic segments:
  • a segment transition start point which may be a point calculated by the second FMS 30, or inserted by the pilot, said transition point being able to anticipate or not the entry point of the segment.
  • a vertical flight plan can be divided into vertical flight segments. Each segment has a type corresponding to the type of the procedure associated with it:
  • ALT STEP • a level change procedure, in the climb phase, to a cruising altitude; • a flight level change procedure from a cruising point, named ALT STEP;
  • the entire initial flight plan can be summarized into a series of vertical flight plan segments describing the milestones or phases of the flight or missions.
  • Step From o a transition starting at the entry point, named Step From for example; o a transition to the point of entry, named Step
  • Level a transition without change of flight level
  • an airplane configuration for example configuration of the nozzles, flaps
  • LR Long Range
  • an airplane configuration for example configuration of the nozzles, flaps
  • the decomposition of the initial flight plan into generic segments can be carried out during a first step 22 of the method 20 according to the invention.
  • the first step 22 may therefore be a step of generating a list of segments from the initial flight plan 21.
  • list of segments is used here in a general sense meaning a set of segments.
  • the set of segments can be represented and / or saved in the form of a list for example.
  • a second step of the method according to the invention may be a step 23 of saving in a database segments generated during the first step 22.
  • a third step of the method according to the invention is a calculation step 24 of a lateral trajectory of a flight profile, said flight profile being calculated according to the segment decomposition of the initial flight plan 21.
  • a fourth step of the method according to the invention may be a display step 26 of the lateral trajectory calculated during the third step 24.
  • a fifth step of the method according to the invention may be a step of saving the flight parameters or the aircraft performance hypothesis for each segment, and between each segment, in a memory of the second FMS 30.
  • a sixth step of the method according to the invention may be a step of initialization 27 of prediction parameters from the flight parameters, speed-keeping instructions (depending on the flight mode used), thrust, altitude, vertical speed, slope as well as altitude, speed and time constraints of each segment.
  • the prediction parameters are used in particular by the prediction function of the flight management system.
  • a seventh step may be a calculation step 28 of a vertical profile and a speed profile for the flight plan taking into account the lateral trajectory, calculated during the third step 24 of the method according to the invention.
  • An eighth step of the method 20 according to the invention can be a step of displaying 29 vertical and speed profiles calculated during the seventh step 28.
  • a ninth step of the method 20 according to the invention is a longitudinal sequencing step 200 of the segments.
  • a tenth step of the method 20 according to the invention is a step of determining 201 of an active segment among the list of segments during the flight of the aircraft according to the longitudinal distance sequencing 200 of the segments and the advancement of the aircraft on its flight plan.
  • the active segment makes it possible to determine which instructions are applicable to enslave the aircraft on its flight profile.
  • the active segment also provides a link between calculated / forecasted parts and static parts of the flight plan.
  • An eleventh step of the method according to the invention may be a display step 202 of the active segment determined during the tenth step 201.
  • a twelfth step of the method according to the invention is a step of generating guidance instructions 203 for the aircraft, said guidance instructions being related to the active segment determined during the tenth step 201.
  • a thirteenth step of the method according to the invention may be a display step 205 guidance instructions to the crew for example when the aircraft is not in autopilot.
  • a fourteenth step of the method according to the invention may be a servocontrol step 204 of the aircraft controls on orders or guidance instructions, related to the active segment.
  • a fifteenth step of the method according to the invention may be a step 206 of creating a new waypoint, a new procedure, modification, deletion of a waypoint, a procedure, associated with the plan initial flight 21.
  • the fifteenth step of the method according to the invention can also be a insertion, modification or direct deletion of a segment of the segment list through a dedicated human machine interface.
  • a sixteenth step of the method according to the invention may be a step of updating the list of segments 207 to take into account the modification of the flight plan carried out during the fifteenth step 206.
  • the method according to the invention resumes from the second step 23 for saving the segments and transitions, then again intervenes a calculation 24 of the lateral trajectory of the flight profile, and a reset of the prediction parameters 27, and then follow the other steps of the method according to the invention as described above.
  • a traditional flight plan can be no longer a climb, a cruise, a descent and an approach, but a succession of segments, the rise and fall can be advantageously represented by transitions between two consecutive segments.
  • FIG. 3 represents an exemplary implementation of the method 20 according to the invention by a second FMS 30 and man-machine interfaces 100, 120 according to the invention.
  • a creation or a modification of a vertical flight segment can be done in two ways:
  • the second FMS 30 for example following a specific insertion or activation of procedure such as: an emergency descent, a drop, a refueling in flight, an engine failure, a jettison, Anglo-Saxon term to designate a fuel drop procedure in case of fuel overload for an emergency landing.
  • procedure such as: an emergency descent, a drop, a refueling in flight, an engine failure, a jettison, Anglo-Saxon term to designate a fuel drop procedure in case of fuel overload for an emergency landing.
  • the second FMS 30 can also automatically adjust the parameters of the flight segments according to crew instructions and the course of the flight.
  • second man-machine interfaces MCDU, KCCU, FMD 31 may be adapted to allow insertion / modification / deletion of waypoints in the initial flight plan, insertion / modification / deletion of attached parameters. to an existing segment, insert / modify / delete a procedure in the initial flight plan.
  • the insertions / modifications / deletions are transmitted by the second man-machine interfaces 31 to the second FMS 30.
  • the second man-machine interfaces 31 also fulfill the same functions as the first man-machine interfaces 100 shown in FIG.
  • the second FMS 30, and in particular a second function FPLN 33 of the second FMS 30, inserts / modifies / deletes the segments and their parameters.
  • An insertion of a generic segment into the initial flight plan advantageously requires only one generic segment formulation.
  • display means such as a second Flight Management System or FMD 32, a second Navigational Display or ND 32.
  • FMD 32 Flight Management System
  • ND 32 Navigational Display
  • the unique formulation Segment generic provides a simplified man-machine interface, significantly reducing the flight workload of the crew and simplifying crew training.
  • the second FMS 30, and in particular the second FPLN 33 also transmits for display the points of the flight plan, in particular at the second FMD 32, at the second ND 32.
  • the vertical flight segments can be displayed in the form of a list and / or on a graph, thus giving a synthetic view to the crew of the entire vertical flight.
  • the list of points for each flight plan can be displayed in a reduced way with the list of vertical flight segments, or in a complete form, depending on the user's request.
  • the display of the list of points of the flight plan can be carried out according to a method of "folding / unfolding" vertical information, the "unfolding" giving a complete list of points of the flight plan, the "folding” giving a list reduced points of the flight plan with the vertical segments.
  • the second FMS 30, via the second FPLN 33 also transmits the segments and their parameters to a second navigation database, NAV DB 34 which saves them.
  • the second database NAV DB 34 also fulfills the functions described for the first database NAV DB 3 as represented in FIG.
  • the second FPLN 33 then transmits the segments of the vertical flight plan 35 and their parameters to a second function TRAJ 36.
  • the second function TRAJ 36 performs a calculation of the lateral trajectory, or updates it if changes have occurred in the list of segments. Then the second function TRAJ 36 resets or initializes the flight parameters associated with each segment of the segment list 35 according to the performance of the aircraft.
  • the corrected flight parameters of the performance data are then transmitted to a second PERF DB 37 performance database which stores them.
  • the flight parameters can also be transmitted to the second FMD 32 for display.
  • the second performance database 37 thus performs a backup of the flight parameters and aircraft performance associated with each segment and transmits these parameters on request for example.
  • the second performance database 37 also performs the same functions as the PERF database DB 2 shown in FIG.
  • the performance data relating to each segment can then be transmitted to a second prediction function 38.
  • the second prediction function 38 calculates in particular the flight profiles in speed and at altitude, as well as the hours, the remaining fuel and the winds. different points of the flight profiles in speed and altitude.
  • the speed and altitude flight profiles are then transmitted to a second Guiding function 39.
  • the speed and altitude flight profiles can also be transmitted to the second VD 32 for display.
  • the second guide function 39 performs a longitudinal sequencing distance of the segments. Sequence sequencing order may, for example, be transmitted to the FPLN 33, which then activates the current segment as a function of the segment sequenced by the aircraft.
  • the active segment is therefore a vertical segment with respect to which the aircraft is supposed to evolve at any moment.
  • the second guiding function 39 calculates and transmits orders or guidance instructions relating to the active segment to the automatic pilot 90.
  • the sequence of guidance instructions can be determined according to the active vertical flight segment, the instructions given by the crew through the autopilot 190, planned and / or calculated parameters, and the progress of the flight.
  • the autopilot 190 slaves the aircraft on the guidance orders.
  • the parameters defined and / or calculated for each vertical flight segment, including for transitions between segments, can be used to enslave the aircraft on a vertical trajectory and on a continuous velocity profile corresponding to a procedure or a mission.
  • FIG 4 schematically shows a first generic segment 40 according to the invention of the type "Step From”.
  • the first segment 40 comprises a first "Start Point” type point 41 located at a first altitude Alt1.
  • the first segment comprises for example an altitude instruction to reach Alt2.
  • the first segment 40 is therefore represented by a first step 43 from the first point to reach the altitude Alt2, for example with a slope and a speed selected by the pilot or depending on the type of segment.
  • the first segment is composed of a second pitch 44 at constant altitude Alt2 including acceleration or deceleration and then holding at a speed, for example of the long-distance cruising type, to the end point of the first segment 42.
  • FIG. 5 schematically represents a second generic segment of the "Step To" type 45 according to the invention.
  • the second segment 45 comprises a third step 46 of change of altitude from the first altitude Alt1 to the second altitude Alt2 to be reached exactly at a point "Start Point” 48.
  • the change of altitude can be done according to a slope or a given thrust, and at a vertical speed defined to allow the change of altitude including acceleration or deceleration from the speed of the previous segment.
  • the second segment comprises a fifth step 47 starting from the third "Start Point” point 48 and ending in a fourth "End Point” point 49 at the defined speed.
  • FIG. 6a represents a diagram of an example of an initial segment 60 of a flight plan (according to the state of the art).
  • the initial segment 60 comprises for example three crossing points denoted TAN, AGN, LMG.
  • the flight altitude of the aircraft according to the initial segment is FL280, and the speed of the aircraft responds to the LONG RANGE speed instruction.
  • FIG. 6b represents a diagram of a possible modification according to the invention of the initial segment 60 represented in FIG. 6a.
  • a modification of the flight plan may concern an avoidance of a vertical space between two points, for example TAN and LMG at altitude FL300 and at the speed LONG RANGE.
  • This vertical space to avoid may be prohibited, restricted to certain uses at certain times, dangerous because of weather conditions degraded or penalizing due to wind, temperature or weather phenomena penalizing.
  • the avoidance procedure consisting for example in a change of maximum thrust level type OPEN CLIMB speed MIN SPEED, followed by maintaining an altitude setpoint to pass over the space to avoid.
  • the avoidance procedure can be decomposed into two generic segments: a third segment of type "Step To” and a fourth segment of type "Step From".
  • the third segment of type "Step To” has a starting point corresponding to the TAN point, an arrival point corresponding to the LMG point, an altitude setpoint at FL300 and a LONG RANGE speed reference.
  • the third CLB TO TAN segment also has an AGN waypoint.
  • the climb of the aircraft on this third segment is of the "OPEN CLIMB” type and is carried out at "MIN SPEED" speed so as to reach the set altitude at the TAN point.
  • the fourth segment FROM FROM LMG type "Step From” has a first LMG entry point, a Long Range speed reference, and an altitude setpoint at FL280. The descent of the aircraft on this fourth segment is through a transition type OPEN DES Long Range speed.
  • FIG. 7a represents an example of a first set of segments according to the invention.
  • the first set of segments according to the invention comprises a fifth segment of the type "CLB TO", with the point of arrival the point of passage TOU, and for instructions a procedure for example of avoiding an unstable air mass .
  • the calculated departure altitude is FL280 and the calculated departure speed setpoint is LR
  • the altitude and speed instructions to be reached are to go up to the FL300 and then stay level at the speed of 270Kts to the GAI end point
  • the strategy to achieve this is to climb OPEN CLIMB at a speed corresponding to a type of speed MIN TIME.
  • a sixth segment of "DES FROM" type starts with the end point of the fifth segment GAI according to a type of descent OPEN DES at a speed LR.
  • the altitude setpoint to be reached is FL270, then maintains a speed setpoint at LR.
  • a seventh segment of type "CLB TO" has for its arrival point the passage point named AGN, for altitude setpoint FL290 and 300 KT speed setpoint which represent a procedure for avoiding an unstable air mass, with a transition to mount AGN according to a GEOMETRIC type climb and for speed reference 260 KT speed.
  • Figure 7b shows the first set of segments after removing a segment between two segments of the first segment set.
  • the segment to be deleted is for example the sixth segment of type "DES FROM" starting with GAI.
  • the principle applied to rebuild a segment list after deleting one of the segments is to extend the parameters of the previous segment until the end of the deleted segment. For example, when two segments (AAA-BBB) and (BBB-CCC) follow each other and the second segment (BBB-CCC) is removed, the first segment (AAA-BBB) absorbs the second segment (BBB-CCC) to become a single segment (AAA-CCC) with propagation of segment properties (AAA-BBB) over the entire single segment (AAA-CCC).
  • a new fifth segment includes a new waypoint: the GAI point.
  • the altitude and speed setpoints between TOU and GAI are the speed and altitude setpoints of the fifth original segment, FL300 and 270Kt.
  • the seventh segment remains unchanged.
  • Figure 7c shows the first set of segments after deletion of the fifth segment.
  • the calculated starting altitude is maintained up to the point GAI, starting point of application of the setpoint of the sixth segment.
  • a new sixth segment of "DES FROM" type with an OPEN DES type descent transition at a Long Range speed starts with the GAI end point of the deleted fifth segment, while retaining the instructions applicable to the sixth segment.
  • FIG. 8 represents an exemplary segment according to the invention corresponding to a drop-off procedure, or DROP according to the English expression, whose entry point, START POINT, is the first point AP and whose end point, END POINT, is the EORP point.
  • the segments corresponding to a drop procedure may include the following:
  • DIP acronym for Drop Intercept Point, meaning drop intercept point
  • CARP acronym for Computed Air Release Point, meaning calculated air release point
  • EODP acronym for End Of Drop Point, meaning end of drop point
  • Segments corresponding to a drop procedure may also include the following parameters:
  • Drop Zone • A description of a drop zone, named Drop Zone:
  • GIP Global Objective Point
  • a capture distance at the latest from an altitude and a release rate distance between DIP and CARP points; o A straight flight distance required at the end of the drop to proceed to a next step in the procedure: the distance between EODP and EORP points;
  • FIG. 9 represents an example of a segment according to the invention describing a refueling procedure, also called AAR, an acronym for the English expression Air To Air Refueling, which commonly designates a refueling procedure, whose START POINT entry point is the first point ARIP and whose end point END POINT is the point ARCP.
  • AAR a refueling procedure
  • a segment corresponding to a refueling procedure may include the following points and parameters:
  • ARCP Air Refueling Control Point, a major checkpoint for air refueling
  • a SAR procedure an acronym for Search And Rescue, designating a search and rescue procedure, may also include the following parameters:
  • a type of geometry or pattern for a SAR area for example: scale, expanded square, area;
  • FIG. 10 represents an example of segment according to the invention describing a procedure of fast descent, or STEEP DESCENT according to the Anglo-Saxon term dedicated.
  • a fast descent procedure corresponds to a specialization of a "Step To" segment downhill.
  • the fast descent procedure can be defined by a first portion 90 with a descent of the IDLE type at high speed.
  • the fast descent procedure can then be defined by a second portion 91 during which the aircraft is decelerating, also called deceleration stop.
  • the fast descent procedure can be defined by a segment 92 with constant slope to be defined and a maximum speed corresponding to a final aircraft configuration on arrival at the point called 3D Fix.
  • An intermediate landing procedure can also be transformed into a set of segments.
  • a new point is defined.
  • the new point includes the parameters necessary for a definition of a landing procedure at this point. If the landing at this new point is confirmed, the new point is transformed into an airstrip.
  • the second FMS 30 of the invention automatically inserts an intercept landing slope landing named Final Capture Altitude using a segment set pattern substantially equivalent to that used for a drop procedure.
  • an intermediate landing procedure may include two flight segments: a flight segment to descend, and a flight segment to go up.
  • FIG. 11a shows two examples of a man-machine interface 70 enabling flight plan management according to the invention.
  • the man-machine interface 70 is in the form of a list comprising a set of temporally ordered segments of a flight plan.
  • this interface presents a page called ACT FPLN SEGMENTS and a page named TMP FPLN SEGMENTS, each comprising a list of segments.
  • each segment is always in the same order, that is to say a reference point or starting point of the segment, an altitude to reach, a speed to reach and a type of segment.
  • FIG. 11b shows an example of a vertical flight plane according to the invention, as described elsewhere in Figure 1 1a.
  • FIG. 11b comprises two examples of vertical flight profiles 80, 81.
  • a first flight profile 80 is an altitude flight profile ALT as a function of the distance traveled DIST.
  • a second profile is a SPD speed flight profile based on DIST distance traveled.
  • a first point is an airport departure LFBO.
  • a first segment is defined by a starting point: LFBO, an altitude to reach FL120, a type of flight: CRZ for Cruise meaning cruise, a type of speed: LONG RNG.
  • the tenth segment is characterized by a rising phase, named CLIMB until reaching the parameters defined for the segment, at a point noted T / C.
  • the phase of The climb is followed by a phase at constant altitude FL120 and at a constant speed of type LR, once the latter two have been reached.
  • a second point specified in Figure 11 is named LLFE.
  • a tenth segment is defined by taking the LLFE point as the starting point for an eleventh segment with a descent descent at an altitude of 3850FT, with an LR type velocity. The type of flight on this eleventh segment is CRZ for cruising.
  • a twelfth segment is a segment corresponding to a drop zone or DROP, defined by the points DIP, CARP, EODP, EORP.
  • the target speed to be reached is 144 Kt
  • the speed reference is 4500 FT.
  • the twelfth segment is a "STEP TO" type segment with ALT altitude and SPD speed.
  • a thirteenth segment is a "STEP FROM" type segment with an altitude and speed setpoint respectively at FL160 and MAX Endurance, meaning maximum endurance.
  • the first point of the thirteenth segment is the point EORP, the last point of the drop zone of the twelfth segment.
  • a fourteenth segment is a "STEP TO" type segment with an altitude setpoint at FL200 and a speed at Max Endurance.
  • the first point of the fourteenth segment is the PYR14 point at which the speed and altitude setpoints are reached.
  • a fifteenth segment is a STEP FROM segment.
  • the first point of the fifteenth segment is the point named PYR13.
  • the altitude setpoint of the fifteenth segment is FL160 for a speed corresponding to Max Endurance.
  • a sixteenth segment is a STEP FROM segment.
  • the first point of the sixteenth segment is the point named STEFR.
  • the altitude setpoint is maintained at FL160 and the speed to be applied is 250Kt.
  • a seventeenth segment is a STEP FROM segment.
  • the first point of the seventeenth segment is the point named MAXOU.
  • the altitude setpoint is maintained at FL160 and the speed setpoint to be applied is of the Long Range type.
  • An eighteenth segment corresponds to a landing phase on an airport named LFPO.
  • the eighteenth segment is therefore a DESCENT type segment allowing the aircraft to descend in stages to land.
  • the method according to the invention makes it possible to link in the same vertical flight plan segments with different altitude and speed instructions as well as other characteristics or constraints, so that the vertical flight plan is compatible with the procedures. applicable in controlled airspace and compatible with operational requirements for both civil operations and specific missions by government aircraft, for example.
  • the invention advantageously makes it possible to meet planning requirements using existing or future types of procedures.
  • the concept implemented according to the invention is a concept that is advantageously flexible and upgradeable.
  • the method according to the invention makes it possible to break down in a generic segment a flight plan consisting of several vertical segments with different altitude, speed and driving parameter.
  • the generic segments according to the invention advantageously support all types of flight level and speed changes and including tactical missions.
  • the generic segments according to the invention make it possible to specify an altitude and speed profile for the initial flight plan by individualizing each segment according to a type: step, climb transition, descent transition, associated speed, or towards the point of flight. reference input of the generic segment, and with changes in speed at altitude or distance. It makes it possible to make flight forecasts within the framework of this profile, and to enslave the aircraft in altitude and in speed.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to offer a summary view of each flight plan, which is therefore composed of a reduced list of segments.
  • the insertion of a procedure in the flight plan advantageously requires only one generic formulation and thus allows a Simplified HMI, resulting in a reduction of the workload in flight as well as an improvement of the training time of the crew.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de gestion d'un plan de vol vertical comportant • une première étape de décomposition (21) d'un plan de vol initial en une succession de segments contigus (22), chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse; • une deuxième étape de calcul d'une trajectoire latérale (24) du plan de vol à partir des segments contigus; • une troisième étape de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse (28) à partir de la trajectoire latérale calculée; • une quatrième étape de détermination d'un segment actif (201) au cours du vol de l'aéronef, par un séquencement longitudinal en distance (200) des segments contigus. La présente invention est notamment adaptée à l'intégration de segments de vol tactiques dans un plan de vol.

Description

Procédé de gestion d'un plan de vol vertical
La présente invention concerne un procédé de gestion d'un plan de vol vertical, et notamment l'intégration de segments de vol tactiques dans un plan de vol. L'invention peut notamment être appliquée à un système de gestion de vol, connu sous le nom de FMS, acronyme pour l'expression anglo-saxonne Flight Management System.
Les aéronefs civils peuvent être amenés à évoluer selon des consignes d'altitude, de vitesse, ou d'autres contraintes pour être compatibles avec des procédures spécifiques en vigueur dans certains espaces aériens contrôlés, ou encore dans le cadre d'opérations civiles comme des missions particulières menées par des avions gouvernementaux par exemple.
Un des problèmes technique rencontré lors de la prise en compte de ces procédures spécifiques provient de la nécessité de devoir gérer dans le plan de vol des séquences de procédures ou segments de vol de plusieurs types avec notamment des profils d'altitude et de vitesse spécifiques, sur la base d'une structure de données générique comportant notamment des séquences de segments à paramètres constant intégrant leur transition. Or par nature chaque type de procédure est spécifique et peut requérir des changements d'altitude, anticipés ou non, et/ou des changements de vitesse, anticipés ou non, associés à des critères d'altitude ou des critères de distance. Usuellement, les changements d'altitude se font à partir d'un point fixe jusqu'à intercepter une altitude d'un prochain segment sans connaître à priori la position de l'interception dans le prochain segment. Cette prise en compte des changements d'altitude n'est pas compatible, par exemple, avec une consigne de vol imposant de terminer le changement d'altitude sur un point fixe donné.
Selon l'état de l'art de la technique, certains avions modernes comportent un système de gestion du vol apte à prendre en compte plusieurs « altitude step » ou changements d'altitude planifiés à partir de point fixes du plan de vol, uniquement pendant la phase de croisière.
Certains systèmes de gestion du vol disposent en outre d'une capacité à planifier des procédures tactiques, mais elle est généralement indépendante de la partie gestion de plan de vol civil et se fait sans possibilité de chaîner ensemble les procédures tactiques et civiles et notamment sans possibilité de les intégrer dans une séquence de phases de vol permettant une continuité des prédictions d'altitude, vitesse, temps et fuel le long de ces procédures chaînées.
Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de gestion de plan de vol vertical comportant au moins :
• une première étape de décomposition d'un plan de vol initial en une succession de segments contigus, chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse ;
• une deuxième étape de calcul d'une trajectoire latérale du plan de vol à partir des segments contigus ;
• une troisième étape de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse à partir de la trajectoire latérale calculée ;
• une quatrième étape est une étape de détermination d'un segment actif au cours du vol de l'aéronef, par un séquencement longitudinal en distance des segments contigus.
Avantageusement, chaque segment peut comporter :
· au moins un point du plan de vol initial ;
• une phase de transition entre deux segments consécutifs assurant une continuité des profils de vol en altitude et en vitesse entre deux segments consécutifs.
Le procédé selon l'invention peut avantageusement comporter une cinquième étape de génération de consignes de guidage à partir du segment actif.
Les consignes de guidage peuvent être avantageusement affichées au travers une interface homme machine dédiée.
Les commandes de l'aéronef peuvent être avantageusement asservies sur les consignes de guidage. Le procédé selon l'invention peut en outre comporter une étape de modification des segments contigus, les segments contigus étant automatiquement mis à jour pour intégrer la modification, l'étape de modification étant suivie des troisième et quatrième étapes de calcul d'une trajectoire latérale, de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse.
Chaque plan de vol peut être avantageusement constitué d'une séquence de segments génériques.
Chaque plan de vol peut être stocké dans une mémoire du système de gestion du vol sous forme d'une séquence de segments génériques.
La liste des points de chaque plan de vol est avantageusement apte à être réduite pour affichage avec la liste des segments génériques composés de ces points.
La présente invention concerne en outre un dispositif de gestion d'un plan de vol vertical d'un aéronef comportant un système de gestion de vol, des interfaces homme machine. Le système de gestion de vol :
• décompose un plan de vol initial en une succession de segments contigus, chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse ;
• calcule une trajectoire latérale du plan de vol à partir des segments contigus ;
• calcule un profil vertical et d'un profil de vitesse à partir de la trajectoire latérale calculée ;
· détermination un segment actif, au cours du vol de l'aéronef, par un séquencement longitudinal en distance des segments contigus.
Le système de gestion de vol peut décomposer le plan de vol initial en segments comportant :
• au moins un point du plan de vol initial ;
· une phase de transition entre deux segments consécutifs assurant une continuité des profils de vol en altitude et en vitesse entre deux segments consécutifs.
Le système de gestion de vol peut générer des consignes de guidage à partir du segment actif. Les interfaces hommes machines affichent notamment les consignes de guidage.
Le système de gestion de vol transmet les consignes de guidage à un pilote automatique de l'aéronef.
Le dispositif peut modifier des segments contigus, les segments contigus étant automatiquement mis à jour pour intégrer la modification, la modification de segments contigus étant suivie de calcul d'une trajectoire latérale, de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse.
La présente invention concerne également un dispositif de gestion d'un plan de vol vertical d'un aéronef comportant un système de gestion de vol, des interfaces homme machine, ledit système de gestion de vol comportant :
• une fonction FPLN décomposant un plan de vol initial en une succession de segments contigus, chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse, au moins un point du plan de vol initial, une phase de transition entre deux segments consécutifs assurant une continuité des profils de vol en altitude et en vitesse entre deux segments consécutifs, ladite fonction FPLN modifiant les segments contigus sur demande de modification provenant d'une interface homme machine ;
• une fonction TRAJ calculant une trajectoire latérale du plan de vol à partir des segments contigus ;
• une fonction de prédiction calculant un profil vertical et d'un profil de vitesse à partir de la trajectoire latérale calculée ;
· une fonction de guidage effectuant un séquencement longitudinal en distance des segments contigus, ledit séquencement en distance étant transmis à la fonction FPLN, la fonction FPLN déterminant un segment actif, au cours du vol de l'aéronef.
La fonction de guidage peut génèrerer des consignes de guidage à partir du segment actif, à destination d'un pilote automatique de l'aéronef.
Les interfaces homme-machine peuvent :
• afficher notamment pour chacun des plans de vol actif, temporaire, secondaire:
• les segments contigus ;
· le segment actif ; • les paramètres principaux du segment : un point de référence ou point de départ, une altitude à atteindre soit exactement au point de référence, soit en montant ou descendant à partir du point de référence, une vitesse ou un paramètre de conduite de l'avion, un type de segment.
• les consignes de guidage ;
• être adaptées à une saisie de modifications des segments contigus.
L'invention a notamment pour principaux avantages de rassembler et d'intégrer de façon générique et simple pour l'équipage une succession de procédures tactiques et civiles avec leurs critères de conduite et leurs contraintes respectives.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, et faite en regard des dessins annexés qui représentent :
• la figure 1 : un diagramme fonctionnel des différentes capacités d'un FMS selon l'état de la technique ;
• la figure 2 : des étapes possibles du procédé de gestion de plan de vol selon l'invention ;
• la figure 3 : un exemple de mise en œuvre du procédé 20 selon l'invention ;
• la figure 4 : un schéma d'un segment de type « Step From » selon l'invention ;
· la figure 5 : un schéma d'un segment de type « Step To » selon l'invention ;
• la figure 6a : un schéma d'un segment initial d'un plan de vol selon l'état de la technique ;
• la figure 6b : un schéma d'une modification possible selon l'invention du segment initial d'un plan de vol selon l'état de la technique ;
• la figure 7a : un exemple d'un premier ensemble de segments selon l'invention ;
• la figure 7b : le premier ensemble de segments après suppression d'un premier segment ; la figure 7c : le premier ensemble de segments après suppression d'un deuxième segment ;
la figure 8 : un exemple de segment selon l'invention décrivant une procédure de largage ;
la figure 9 : un exemple de segment selon l'invention décrivant une procédure de ravitaillement ;
la figure 10 : un exemple de segment selon l'invention décrivant une procédure de descente rapide.
la figure 1 1 a : deux exemple d'une page d'affichage de segments selon l'invention ;
la figure 1 1 b : un premier exemple d'une séquence de segments selon l'invention.
Les acronymes utilisés dans la présente demande sont explicités et traduits dans le tableau suivant :
Acronyme Expression Signification
AIRMASS Air Mass Masse d'air
ALT Altitude Altitude
AP Align Point Point d'alignement
ARCP Air Refuelling Control Point Point de contrôle de
ravitaillement en vol
ARIP Air Refuelling Initial Point Point initial de ravitaillement en vol
CARP Computed Air Release Point Point de largage air calculé
CAS Calibrated Air Speed Vitesse calibrée en nœud
CLB Climb Montée
CLB TO Climb to Montée vers
CRZ Cruise Croisière
DB Data Base Base de données
DES Descent Descente
DIP Drop Intercept Point Point d'interception de largage
DIST Distance Distance Drop Largage
Drop Zone Zone de largage
EODP End Of Drop Point Point de fin de largage
EORP End Of Run Point Point de sortie
END POINT Point d'arrivée du segment
FL Flight Level Niveau de vol
Final Altitude d'interception du
Capture dernier segment d'atterrissage
Altitude
FMD Flight Management Display Ecran de gestion de vol
FMS Flight Management System Système de gestion de vol
FPA Flight Path Angle Angle de trajectoire
FPLN Flight Plan Plan de vol
FT Feet Pieds
GIP Ground Impact Point Point d'impact au sol
GPS Global Positioning System Système de positionnement global
IHM Interface Homme Machine
1RS Inertial Référence System Système de référence inertiel
KCCU Keyboard Cursor Control Unit Unité de contrôle de curseur et de clavier
Kt Knot Noeud
LEG Segment
LEVEL Niveau de vol
LOCNAV Navigational Localisation Localisation de navigation
LONG Longue distance
RANGE
LR Long Range Vitesse maximisant la distance de vol
MACH Unité de vitesse en nombre de
Machs
MAX END Max Endurance Vitesse maximisant le temps de vol ou longue durée
MCDU Mulifunction Control Display Unité d'affichage multifonction
Unit NAV Navigation Navigation
ND Navigation Display Ecran de Navigation
OPEN Montée sans contrainte CLIMB d'altitude
PERF Performance Performance
PRED Prédiction Prédiction
QNH Altitude pression au niveau de la mer en atmosphère standard
RNG Range Portée
SAR Search And Rescue Recherche et secours
SPD Speed Vitesse
START Point de départ du segment POINT
STEEP Descente rapide
DESCENT
STEP Pas
STEP FROM Pas à partir de
STEP TO Pas pour aller à
TRAJ Trajectory Trajectoire
VD Vertical Display Affichage d'un profil de vol vertical
Vertical Vitesse verticale
Speed
VHF Very High Frequency Très Haute Fréquence
Waypoint Point de passage
La figure 1 représente un diagramme fonctionnel de différentes capacités d'un premier FMS 1 d'un aéronef selon l'état de la technique. Le terme FMS est un acronyme pour l'expression anglo-saxonne Flight Monitoring System, signifiant système de gestion de vol. Un système de gestion de vol peut être mis en œuvre par au moins un calculateur embarqué à bord de l'aéronef. Le premier FMS 1 détermine notamment une géométrie d'un profil de plan de vol suivi par l'aéronef. Le profil du plan de vol est calculé en quatre dimensions : trois dimensions spatiales et une dimension temps/profil de vitesse. Le premier FMS 1 transmet également à un pilote, via une première interface pilote 120, ou à un pilote automatique 190, des consignes de guidage calculées par le premier FMS 1 pour suivre le profil de vol.
Un système de gestion de vol peut comporter une ou plusieurs bases de données telles la première base de données PERF DB 2, la deuxième base de données NAV DB 3. Les première et deuxième bases de données PERF DB 2, NAV DB 3 comportent respectivement des données de performances de l'aéronef et des données de navigation aérienne, comme des routes et des balises.
La gestion d'un plan de vol selon l'état de la technique fait appel à des moyens de création/modification de plan de vol par l'équipage de l'aéronef au travers d'une ou plusieurs interfaces homme machine comme :
« un premier MCDU, acronyme anglo-saxon pour Mulifunction Control Display Unit signifiant unité d'affichage multifonction ;
• un premier KCCU, acronyme pour l'expression anglo-saxonne Keyboard Cursor Control Unit signifiant unité de contrôle de curseur et de clavier ;
· un premier FMD, acronyme anglo-saxon pour Fligth Management Display signifiant affichage de gestion de vol ;
• Un premier ND interactif, acronyme anglo-saxon pour Navigation Display signifiant écran de navigation.
Une première capacité du premier FMS 1 peut être une première fonction de gestion de plan de vol 1 10, nommée usuellement FPLN. Le terme FPLN est un acronyme pour l'expression anglo-saxonne Flight Plan. La première capacité FPLN 1 10 permet notamment une gestion de différents éléments géographiques composant un squelette d'une route à suivre par l'aéronef comportant : un aéroport de départ, des points de passages, des routes aériennes à suivre, un aéroport d'arrivée. La première capacité FPLN 1 10 permet également une gestion de différentes procédures faisant parties d'un plan de vol comme : une procédure de départ, une procédure d'arrivée, une ou des procédures d'attente. La première capacité FPLN 1 10 permet notamment la création, la modification, la suppression d'un plan de vol primaire ou secondaire. Le plan de vol et ses différentes informations peuvent être affichés pour consultation de la part de l'équipage par des dispositifs d'affichages 120, appelés également interfaces hommes-machine, présents dans le cockpit de l'aéronef comme un premier FMD 120, un premier ND 120, un premier VD 120.. Le terme VD est un acronyme pour l'expression anglo- saxonne Vertical Display, signifiant affichage vertical. Le premier VD 120 affiche notamment un profil de vol vertical.
La première capacité FPLN 1 10 fait appel à des données stockées dans les première et deuxième bases de données PERF DB 2, NAV DB 3 pour construire un plan de vol. Par exemple, la première base de données PERF DB 2 peut comporter des paramètres aérodynamiques de l'aéronef, des caractéristiques des moteurs de l'aéronef. La deuxième base de données NAV DB 3 peut par exemple comporter les éléments suivants : des points géographiques, des balises, des routes aériennes, des procédures de départ, des procédures d'arrivée, des contraintes d'altitude, de vitesse ou de pente.
Une deuxième capacité 130 du FMS, nommée TRAJ 130 sur la figure 1 , permet de calculer une trajectoire latérale pour le plan de vol défini par la première capacité FPLN 1 10. La deuxième capacité TRAJ 130 construit notamment une trajectoire continue à partir de points d'un plan de vol initial tout en respectant les performances de l'aéronef fournies par la première base de données PERF DB 2. Le plan de vol initial peut être un plan de vol actif, temporaire, secondaire. La trajectoire continue peut être présentée au pilote au moyen d'une des interfaces homme machine 120.
Une troisième capacité du FMS 1 peut être une première fonction de prédiction de trajectoire PRED 140. La première fonction de prédiction PRED 140 construit notamment un profil vertical optimisé à partir de la trajectoire latérale du plan de vol de l'aéronef, fournie par la fonction TRAJ 130. A cette fin, la fonction de prédiction PRED 140 utilise les données de la première base de données PERF DB 2. Le profil vertical peut être présenté au pilote au moyen par exemple d'un premier VD 120.
Une quatrième capacité du FMS 1 peut être une première fonction de localisation 3, nommée LOCNAV 170 sur la figure 1 . La première fonction LOCNAV 170 effectue notamment une localisation géographique optimisée, en temps réel, de l'aéronef en fonction de moyens de géo-localisation embarqués à bord de l'aéronef. Par exemple les moyens suivants peuvent être utilisés par la fonction LOCNAV 170 : un système GPS 150, des balises radio VHF, des systèmes de référence inertiels 1RS 150, des capteurs d'altitude et de vitesse 150.
Une cinquième capacité du FMS 1 peut être une première fonction de guidage 180. La première fonction de guidage 180 fournit notamment au pilote automatique 190 ou à une des interfaces homme machine 120, des commandes de vol permettant de guider l'aéronef dans des plans géographiques latéral et verticaux (altitude et vitesse) pour que ledit aéronef suive la trajectoire prévue dans le plan de vol initial. La première fonction de guidage 180 calcule à cette fin des commandes de vol en optimisant notamment la vitesse de l'aéronef par exemple dans l'objectif de minimiser la consommation de l'aéronef. Les commandes de vol sont notamment des instructions de vitesse, cap, altitude, roulis, tangage aptes à être prises en compte directement par les commandes de l'aéronef.
La figure 2 représente différentes étapes possibles du procédé de gestion de plan de vol 20 selon l'invention. Le procédé selon l'invention peut s'appliquer aux différents plans de vol existant comme un plan de vol actif, un plan de vol temporaire, un plan de vol secondaire.
Un des principes du procédé 20 selon l'invention est notamment de décomposer un plan de vol initial 21 en une succession de segments génériques contigus. Ainsi, le plan de vol est décomposé en autant de segments qu'il comporte de changements de vitesse et/ou d'altitude. Les segments sont définis selon des paramètres nécessaires pour assurer des transitions entre des parties stables du plan de vol. Les transitions sont définies par des phases au cours desquels les paramètres du plan de vol de l'aéronef évoluent. Les parties stables sont définies par des phases au cour desquels les paramètres du plan de vol restent constants. Avantageusement, la décomposition du plan de vol initial en segments génériques peut être basée sur un format de segments suffisamment ouvert pour convenir à la description de procédures civiles ou tactiques existantes ou à venir. Les segments génériques peuvent être ancrés à des points du plan de vol initial 21 . A chaque segment générique sont associés des paramètres nécessaires à la description des consignes de vitesse, d'altitude, de caractéristiques de trajectoire verticale, ainsi que des paramètres nécessaires au calcul de transitions en vitesse et/ou en altitude entre deux segments génériques consécutifs.
Le plan de vol initial est ainsi décomposé en autant de segments génériques qu'il contient de segments verticaux à altitude, vitesse, paramètres de conduite de l'aéronef, distincts. Ainsi un segment générique permet avantageusement de spécifier un profil d'altitude et de vitesse en individualisant chaque segment par exemple selon son type : palier, transition de montée, transition de descente, vitesse spécifique, par exemple, depuis ou vers un point de référence du segment, avec des changements de vitesse, d'altitude, de distance. Avantageusement, les segments génériques ainsi définis permettent de prendre en compte différents types de changement de niveau de vol et de vitesse, y compris des changements de niveau de vol ou de vitesse provenant de missions tactiques.
Le procédé selon l'invention peut utiliser notamment les données suivantes ensemble ou séparément, pour manipuler les segments génériques :
• un point d'entrée et un point de sortie de segment de vol vertical, servant à lier chaque segment de vol vertical au précédent et au suivant dans le plan de vol initial ;
• une transition entre deux segments de vol verticaux successifs, afin d'établir une continuité en altitude et en vitesse entre les deux segments consécutifs ;
• une décélération ou accélération associée à un segment, permettant d'anticiper en distance une consigne en vitesse appliquée par exemple sur un point d'entrée d'un segment suivant du profil de vol ;
• un point de début de transition du segment, qui peut être un point calculé par le deuxième FMS 30, ou inséré par le pilote, ledit point de transition pouvant anticiper ou non le point d'entrée du segment.
Dans un premier exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention, un plan de vol vertical peut être divisé en segments de vol verticaux. Chaque segment a un type correspondant au type de la procédure qui lui est associée :
• une procédure de changement de niveau, en phase de montée, vers une altitude de croisière ; • une procédure de changement de niveau de vol à partir d'un point en phase de croisière, nommée ALT STEP ;
• une procédure de changement de vitesse, donnant un segment à vitesse imposée ;
· une procédure de largage ;
• une procédure de ravitaillement en vol ;
• une procédure de recherche et sauvetage, en langage anglo-saxon :
Search And Rescue ou SAR ;
• une procédure de descente rapide, nommée STEEP DESCENT en langage anglo-saxon ;
• une procédure d'atterrissage intermédiaire ;
• une procédure de changement de niveau de vol en phase de descente et/ou d'approche.
L'ensemble du plan de vol initial peut ainsi être résumé en une suite de segments de plan de vol verticaux décrivant les étapes ou les phases déterminantes du vol ou des missions.
Chacun des segments de vol vertical peut être décrit avec des paramètres génériques comme :
• un point d'entrée fixe ;
· un point de sortie fixe ;
• un identifiant de la procédure associée au segment ;
• un type de segment ;
• des points de passage ou Waypoints avec leurs contraintes associées d'altitude, de vitesse ou de temps;
· une partie descriptive des paramètres de transition entre segments consécutif, utilisant notamment les paramètres suivants :
- une vitesse de transition en Mach ou en CAS, ou un critère d'optimisation de vitesse, par exemple de type Long Range, signifiant grand rayon d'action en langage anglo-saxon ;
- un mode de guidage utilisé pour la transition comme : Open
Climb, Vertical Speed, FPA ;
- un type de transition :
o une transition démarrant au point d'entrée, nommée Step From par exemple ; o une transition arrivant au point d'entrée, nommée Step
To par exemple ;
o une transition sans changement de niveau de vol, nommée Level par exemple ;
- une distance d'anticipation pour une transition de type Step To ;
- une pente ou une vitesse verticale de montée ou de descente ;
- un type de poussée moteur, un état des moteurs ;
- une configuration avion, par exemple configuration des becs, des volets ;
· une partie descriptive des paramètres constants comportant par exemple :
- une vitesse en Mach ou CAS, ou un critère d'optimisation en vitesse, par exemple Long Range, noté LR ;
- une altitude en FL ou en pieds ;
- un type de poussée moteur, un état des moteurs ;
- une configuration avion, par exemple configuration des becs, des volets ;
- un QNH, une température, un vent.
La décomposition du plan de vol initial en segments génériques peut être réalisée au cours d'une première étape 22 du procédé 20 selon l'invention. La première étape 22 peut donc être une étape de génération d'une liste de segments à partir du plan de vol initial 21 . Le terme « liste de segments » est utilisé ici dans un sens général signifiant un ensemble de segments. L'ensemble de segments peut être représenté et/ou sauvegardé sous la forme d'une liste par exemple.
Une deuxième étape du procédé selon l'invention peut être une étape 23 de sauvegarde dans une base de données des segments générés au cours de la première étape 22.
Une troisième étape du procédé selon l'invention est une étape de calcul 24 d'une trajectoire latérale d'un profil de vol, ledit profil de vol étant calculé en fonction de la décomposition en segments du plan de vol initial 21 .
Une quatrième étape du procédé selon l'invention peut être une étape d'affichage 26 de la trajectoire latérale calculée au cours de la troisième étape 24. Une cinquième étape du procédé selon l'invention peut être une étape de sauvegarde 25 des paramètres de vol ou hypothèse de performance de l'aéronef pour chaque segment, et entre chaque segment, dans une mémoire du deuxième FMS 30.
Une sixième étape du procédé selon l'invention peut être une étape d'initialisation 27 de paramètres de prédiction à partir des paramètres de vol, des consignes de tenue de vitesse (dépendant du mode de vol utilisé), poussée, altitude, vitesse verticale, pente ainsi que des contraintes d'altitude, vitesse et temps de chaque segment. Les paramètres de prédiction sont notamment utilisés par la fonction de prédiction du système de gestion de vol.
Une septième étape peut être une étape de calcul 28 d'un profil vertical et d'un profil de vitesse pour le plan de vol prenant en compte la trajectoire latérale, calculée au cours de la troisième étape 24 du procédé selon l'invention.
Une huitième étape du procédé 20 selon l'invention peut être une étape d'affichage 29 des profils vertical et de vitesse calculés au cours de la septième étape 28.
Une neuvième étape du procédé 20 selon l'invention est une étape de séquencement longitudinal en distance 200 des segments.
Une dixième étape du procédé 20 selon l'invention est une étape de détermination 201 d'un segment actif parmi la liste des segments au cours de vol de l'aéronef en fonction du séquencement longitudinal en distance 200 des segments et de l'avancement de l'aéronef sur son plan de vol. Le segment actif permet de déterminer quelles consignes sont applicables pour asservir l'aéronef sur son profil de vol. Le segment actif permet également d'établir un lien entre des parties calculées/prévisionnelles et des parties statiques du plan de vol.
Une onzième étape du procédé selon l'invention peut être une étape d'affichage 202 du segment actif déterminé au cours de la dixième étape 201 .
Une douzième étape du procédé selon l'invention est une étape de génération de consignes de guidage 203 pour l'aéronef, lesdites consignes de guidage étant liées au segment actif déterminé au cours de la dixième étape 201 . Une treizième étape du procédé selon l'invention peut être une étape d'affichage 205 des consignes de guidage à destination de l'équipage par exemple lorsque l'aéronef n'est pas en pilotage automatique.
Une quatorzième étape du procédé selon l'invention peut être une étape d'asservissement 204 des commandes de l'aéronef sur les ordres ou consignes de guidage, liés au segment actif.
Une quinzième étape du procédé selon l'invention peut être une étape 206 de création d'un nouveau point de passage, d'une nouvelle procédure, de modification, de suppression d'un point de passage, d'une procédure, associées au plan de vol initial 21 . La quinzième étape du procédé selon l'invention peut également être une insertion, modification ou suppression directe d'un segment de la liste de segment au travers d'une interface homme machine dédiée.
Une seizième étape du procédé selon l'invention peut être une étape de mise à jour de la liste des segments 207 afin de prendre en compte la modification du plan de vol réalisée au cours de la quinzième étape 206. Après la seizième étape 207, le procédé selon l'invention reprend à partir de la deuxième étape 23 de sauvegarde des segments et transitions, puis à nouveau intervient un calcul 24 de la trajectoire latéral du profil de vol, ainsi qu'une réinitialisation des paramètres de prédiction 27, puis suivent les autres étapes du procédé selon l'invention tel que décrit ci-avant.
Ainsi un plan de vol traditionnel peut se trouver constitué non plus d'une montée, d'une croisière, d'une descente et d'une approche, mais bien d'une succession de segments, la montée et la descente pouvant être avantageusement représentées par des transitions entre deux segments consécutifs.
La figure 3 représente un exemple de mise en œuvre du procédé 20 selon l'invention par un deuxième FMS 30 et des interfaces homme- machine 100, 120 selon l'invention.
Une création ou une modification d'un segment de vol vertical peut notamment se faire de deux manières :
- de manière explicite au travers d'une interface homme machine appropriée : par une révision d'un point du plan de vol, par exemple au travers d'une liste énumérant les segments de vol verticaux du plan de vol, ou au travers d'une interface graphique dédiée ;
- de manière implicite par le deuxième FMS 30 par exemple suite à une insertion ou activation de procédure spécifique comme : une descente d'urgence, un largage, un ravitaillement en vol, une panne moteur, un jettisson, terme anglo-saxon pour désigner une procédure de largage de fuel en cas de surcharge carburant pour un atterrissage d'urgence.
Le deuxième FMS 30 peut également adapter automatiquement les paramètres des segments de vol en fonction de consignes de l'équipage et du déroulement du vol.
Par exemple, sur la figure 3 des deuxièmes interfaces homme machine MCDU, KCCU, FMD 31 peuvent être adaptées afin de permettre une insertion/modification/suppression de points de passage dans le plan de vol initial, une insertion/modification/suppression de paramètres attachés à un segment existant, insertion/modification/suppression d'une procédure dans le plan de vol initial. Les insertions/modifications/suppressions sont transmises par les deuxièmes interfaces homme machine 31 au deuxième FMS 30.
Les deuxièmes interfaces homme machine 31 remplissent en outre les mêmes fonctions que les première interfaces homme machine 100 représentées sur la figure 1 .
Le deuxième FMS 30, et notamment une deuxième fonction FPLN 33 du deuxième FMS 30, insère/modifie/supprime les segments ainsi que leurs paramètres. Une insertion d'un segment générique dans le plan de vol initial ne nécessite avantageusement qu'une seule formulation générique de segment.
Le deuxième FMS 30, via le deuxième FPLN 33, transmet ensuite pour affichage les segments ainsi que leurs paramètres à des moyens d'affichages comme un deuxième Flight Management System ou FMD 32, un deuxième Navigational Display ou ND 32. Avantageusement l'unique formulation générique des segments permet de fournir une interface homme machine simplifiée, diminuant ainsi notablement la charge de travail en vol de l'équipage et simplifiant la formation de l'équipage.
Le deuxième FMS 30 et notamment le deuxième FPLN 33, transmet également pour affichage les points du plan de vol, notamment au deuxième FMD 32, au deuxième ND 32. Les segments de vol vertical peuvent être affichés sous la forme d'une liste et/ou sur un graphique, donnant ainsi une vision synthétique à l'équipage de l'ensemble du vol vertical. La liste des points de chaque plan de vol peut être affichée de manière réduite avec la liste des segments de vol verticaux, ou sous forme complète, selon la demande de l'utilisateur. L'affichage de la liste de points du plan de vol peut être réalisé selon une méthode de « pliage/dépliage » vertical des informations, le « dépliage » donnant une liste complète des points du plan de vol, le « pliage » donnant une liste réduite des points du plan de vol avec les segments verticaux.
Le deuxième FMS 30, via le deuxième FPLN 33 transmet également les segments et leurs paramètres à une deuxième base de données de navigation, NAV DB 34 qui les sauvegarde. La deuxième base de données NAV DB 34 remplie également les fonctions décrites pour la première base de donnée NAV DB 3 telle que représentée sur la figure 1 .
Le deuxième FPLN 33 transmet ensuite les segments du plan de vol vertical 35 ainsi que leurs paramètres à une deuxième fonction TRAJ 36. La deuxième fonction TRAJ 36 effectue un calcul de la trajectoire latérale, ou la remet à jour si des modifications sont intervenues dans la liste des segments. Ensuite la deuxième fonction TRAJ 36 réinitialise ou initialise les paramètres de vol associés à chaque segment de la liste de segments 35 en fonction des performances de l'avion. Les paramètres de vol corrigés des données de performances sont ensuite transmis à une deuxième base de données de performances PERF DB 37 qui les sauvegarde. Les paramètres de vol peuvent également être transmis au deuxième FMD 32 pour affichage.
La deuxième base de données de performances 37 effectue donc une sauvegarde des paramètres de vol et performances aéronef associées à chaque segment et transmet ces paramètres sur requête par exemple. La deuxième base de données de performances 37 réalise en outre les mêmes fonctions que la base de données PERF DB 2 représentée sur la figure 1 .
Les données de performances relatives à chaque segment peuvent ensuite être transmises à une deuxième fonction de prédictions 38. La deuxième fonction de prédiction 38 calcule notamment les profils de vol en vitesse et en altitude, ainsi que les heures, le carburant restant et les vents aux différents points des profils de vol en vitesse et en altitude. Les profils de vol en vitesse et en altitude sont ensuite transmis à une deuxième fonction de guidage 39. Les profils de vol en vitesse et en altitude peuvent également être transmis au deuxième VD 32 pour affichage.
La deuxième fonction de guidage 39 effectue un séquencement longitudinal en distance des segments. Un ordre de séquencement des segments peut, par exemple, être transmis au FPLN 33, qui active alors le segment courant en fonction du segment séquencé par l'aéronef. Le segment actif est un donc un segment vertical par rapport auquel l'aéronef est sensé évoluer à chaque instant. La deuxième fonction de guidage 39 calcule et transmet des ordres ou consignes de guidages relatifs au segment actif au pilote automatique 90. L'enchaînement des consignes de guidage peut être déterminé en fonction du segment de vol vertical actif, des consignes données par l'équipage au travers du pilote automatique 190, des paramètres planifiés et/ou calculés, et du déroulement du vol.
Le pilote automatique 190 asservit l'aéronef sur les ordres de guidages. Ainsi, les paramètres définis et/ou calculés pour chaque segment de vol vertical, y compris pour les transitions entre segments, peuvent être utilisés pour asservir l'aéronef sur une trajectoire verticale et sur un profil de vitesse continus correspondant à une procédure ou à une mission.
La figure 4 représente de manière schématique un premier segment générique 40 selon l'invention de type « Step From ». Le premier segment 40 comporte un premier point de type « Start Point » 41 situé à une première altitude Alt1 . Le premier segment comporte par exemple une consigne d'altitude à atteindre Alt2. Le premier segment 40 est donc représenté par un premier pas 43 à partir du premier point pour atteindre l'altitude Alt2, par exemple avec une pente et une vitesse sélectionnées par le pilote ou bien fonction du type de segment. Ensuite le premier segment est composé d'un deuxième pas 44 à altitude constante Alt2 comprenant l'accélération ou la décélération puis le maintien à une vitesse par exemple de type croisière longue distance jusqu'au point terminal du premier segment 42.
La figure 5 représente de manière schématique un deuxième segment générique de type « Step To » 45 selon l'invention. Le deuxième segment 45 comporte un troisième pas 46 de changement d'altitude à partir de la première altitude Alt1 jusqu'à la deuxième altitude Alt2 sensée être atteinte exactement en un point « Start Point » 48. Le changement d'altitude peut se faire selon une pente ou une poussée donnée, et selon une vitesse verticale définie pour permettre le changement d'altitude incluant notamment l'accélération ou la décélération depuis la vitesse du segment précédent. Le changement d'altitude accompli, le deuxième segment comporte un cinquième pas 47 partant du troisième point « Start Point » 48 et aboutissant à un quatrième point « End Point » 49 à la vitesse définie. L'altitude du deuxième segment 45 est constante entre le troisième point « Start Point » 48 et le quatrième point « End Point » 49. Il inclut l'accélération ou la décélération puis le maintien à une vitesse par exemple de type croisière longue distance sur ce segment en palier. La figure 6a représente un schéma d'un exemple de segment initial 60 d'un plan de vol (selon l'état de la technique). Le segment initial 60 comporte par exemple trois points de passage notés TAN, AGN, LMG. L'altitude de vol de l'aéronef selon le segment initial est FL280, et la vitesse de l'aéronef répond à la consigne de vitesse LONG RANGE.
La figure 6b représente un schéma d'une modification possible selon l'invention du segment initial 60 représenté sur la figure 6a. Par exemple, une modification du plan de vol peut concerner un évitement d'un espace vertical entre deux points par exemple TAN et LMG à l'altitude FL300 et à la vitesse LONG RANGE. Cet espace vertical à éviter peut être prohibé, restreint à certains usages à certaines heures, dangereux en raison de situation météo dégradées ou pénalisant en raison de vents, température ou phénomènes météorologiques pénalisants. La procédure d'évitement consistant par exemple en un changement de niveau à poussée maximum de type OPEN CLIMB à la vitesse MIN SPEED, suivi du maintien d'une consigne d'altitude afin de passer au dessus de l'espace à éviter. Ainsi la procédure d'évitement peut être décomposée en deux segments génériques : un troisième segment de type « Step To » et un quatrième segment de type « Step From ». Le troisième segment de type « Step To » comporte un point de départ correspondant au point TAN, un point d'arrivée correspondant au point LMG, une consigne d'altitude à FL300 et une consigne de vitesse de type LONG RANGE. Le troisième segment CLB TO TAN comporte également un point de passage AGN. La montée de l'aéronef sur ce troisième segment est de type « OPEN CLIMB » et s'effectue à vitesse « MIN SPEED » de façon à atteindre l'altitude de consigne au point TAN. Le quatrième segment DES FROM LMG de type « Step From » comporte un premier point d'entrée LMG, une consigne de vitesse de type Long Range, et une consigne d'altitude à FL280. La descente de l'aéronef sur ce quatrième segment se fait par une transition de type OPEN DES à la vitesse Long Range.
La figure 7a représente un exemple d'un premier ensemble de segments selon l'invention. Le premier ensemble de segments selon l'invention comporte un cinquième segment de type « CLB TO », avec pour point d'arrivée le point de passage TOU, et pour consigne une procédure par exemple d'évitement d'une masse d'air instable. Pour appliquer cette procédure, l'altitude de départ calculée est FL280 et la consigne de vitesse de départ calculée est LR, les consignes d'altitude et de vitesse à atteindre sont de monter au FL300 puis d'y rester en palier à la vitesse de 270Kts jusqu'au point terminal GAI, la stratégie pour y parvenir est de monter en OPEN CLIMB à une vitesse correspondant à un type de vitesse MIN TIME. Un sixième segment de type « DES FROM » a pour point de départ le point terminal du cinquième segment GAI selon un type de descente OPEN DES à une vitesse LR. La consigne d'altitude à atteindre est FL270, puis maintien d'une consigne de vitesse à LR. Un septième segment de type « CLB TO » a pour point d'arrivée le point de passage nommé AGN, pour consigne d'altitude FL290 et consigne de vitesse 300 KT qui représentent une procédure d'évitement d'une masse d'air instable, avec une transition pour monter à AGN selon une montée de type GEOMETRIC et pour consigne de vitesse une vitesse 260 KT.
La figure 7b représente le premier ensemble de segments après suppression d'un segment entre deux segments du premier ensemble de segment. Le segment à supprimer est par exemple le sixième segment de type « DES FROM » ayant pour point de départ GAI. Le principe appliqué pour reconstruire une liste de segment après suppression d'un des segments est de prolonger les paramètres du segment précédent jusqu'à la fin du segment supprimé. Ainsi par exemple, lorsque deux segments (AAA-BBB) et (BBB-CCC) se suivent et que le deuxième segment (BBB-CCC) est supprimé, le premier segment (AAA-BBB) absorbe le deuxième segment (BBB-CCC) pour devenir un unique segment (AAA- CCC) avec propagation des propriétés du segment (AAA-BBB) sur l'ensemble de l'unique segment (AAA-CCC). Ainsi, un nouveau cinquième segment comprend un nouveau point de passage : le point GAI. Les consignes d'altitude et de vitesse entre le point TOU et GAI sont les consignes de vitesse et d'altitude du cinquième segment d'origine, c'est-à- dire FL300 et 270Kt. Le septième segment reste inchangé.
La figure 7c représente le premier ensemble de segments après suppression du cinquième segment. Dans ce cas, l'altitude de départ calculée est maintenue jusqu'au point GAI, point de début d'application de la consigne du sixième segment. Un nouveau sixième segment de type « DES FROM » avec une transition de descente de type OPEN DES à une vitesse Long Range a pour point de départ le point terminal GAI du cinquième segment supprimé, tout en conservant les consignes applicables au sixième segment.
La figure 8 représente un exemple de segment selon l'invention correspondant à une procédure de largage, ou DROP selon l'expression anglo-saxonne, dont le point d'entrée, START POINT, est le premier point AP et dont le point terminal, END POINT, est le point EORP. Outre les paramètres d'un segment générique tel que décrit ci-avant, les segments correspondant à une procédure de largage peuvent comporter les points suivants :
· AP, acronyme pour Align Point, signifiant point d'alignement ;
• DIP, acronyme pour Drop Intercept Point, signifiant point d'interception de largage ;
• CARP, acronyme pour Computed Air Release Point, signifiant point de largage air calculé; • EODP, acronyme pour End Of Drop Point, signifiant point de fin de largage ;
• EORP, acronyme pour End Of Run Point, significant point de sortie.
Les segments correspondant à une procédure de largage peuvent également comporter les paramètres suivants :
• Une description d'une zone de largage, nommée Drop Zone :
o Un identifiant de la zone de largage dans une base de données comportant un ensemble de zones de largage ;
o Des coordonnées géographiques d'un point de référence de la zone de largage, nommé GIP, acronyme pour Ground Impact Point signifiant Point d'impact au sol ;
o Une altitude ;
o Un axe ;
o Une longueur ;
o Une marge avant, une marge arrière nommées respectivement
Front Margin, et Back Margin ;
o Un profil de vent et de température au dessus de la zone de largage ;
• Une description d'une procédure de largage :
o Une distance d'alignement, la distance entre les points AP et CARP ;
o Une distance de capture au plus tard d'une altitude et d'une vitesse de largage : la distance entre les points DIP et CARP ; o Une distance en vol rectiligne nécessaire en fin de largage pour passer à une étape suivante de la procédure : la distance entre les points EODP et EORP ;
• Des paramètres pour chaque largage sur la zone de largage :
o Une vitesse de largage ;
o Une altitude ou une hauteur par rapport au sol de largage ; o Une altitude d'ouverture retardée en cas de largage par parachutes ;
o Un type de largage ;
o Une masse de la charge larguée ;
o Un type et un nombre de parachutes ;
o Une position de la charge dans la soute ; o Des déports latéral dX et longitudinal dY entre les points CARP et GIP, calculés de manière à ce qu'un largage de charge au point CARP permette à cette charge soumise au vent d'atteindre le GIP visé sur la Drop Zone.
La figure 9 représente un exemple de segment selon l'invention décrivant une procédure de ravitaillement, aussi nommée AAR, acronyme pour l'expression anglo-saxonne Air To Air Refuelling désignant couramment une procédure de ravitaillement, dont le point d'entrée START POINT est le premier point ARIP et dont le point terminal END POINT est le point ARCP. Outre les paramètres d'un segment générique tel que décrit ci-avant, un segment correspondant à une procédure de ravitaillement en vol peut comporter les points et paramètres suivants :
• ARIP acronyme pour Air Refuelling Initial Point, signifiant point initial de ravitaillement en vol ;
• ARCP acronyme pour Air Refuelling Control Point, significant point de contrôle de ravitaillement en vol ;
• Une trajectoire de rapprochement, nommée Inbound Course ;
• Une direction de rotation nommée Turn Direction.
De la même manière, une procédure SAR, acronyme pour l'expression anglo-saxonne Search And Rescue, désignant une procédure de recherche et sauvetage, peut comporter en outre les paramètres suivants :
• Un type de géométrie ou pattern pour une zone SAR, par exemple : échelle, carré expansé, secteur ;
• Des paramètres géométriques du pattern selon son type :
o Pour une échelle : un axe, une largeur, un espacement de branches ;
o Pour un carré expansé : un axe initial, un sens de virages, une longueur de premier segment ;
• Un Vent sur la zone SAR ;
• Une Longueur de la zone SAR ou un nombre maximum de segments ou legs ; La figure 10 représente un exemple de segment selon l'invention décrivant une procédure de descente rapide, ou STEEP DESCENT selon le terme anglo-saxon dédié. Une procédure de descente rapide correspond à une spécialisation d'un segment de type « Step To » en descente. La procédure de descente rapide pouvant être définie par une première portion 90 avec une descente du type IDLE à grande vitesse. La procédure de descente rapide peut ensuite être définie par une deuxième portion 91 pendant laquelle l'aéronef est en décélération, appelée aussi palier de décélération. Puis la procédure de descente rapide peut être définie par un segment 92 à pente constante à définir et une vitesse maximum correspondant à une configuration aéronef finale à l'arrivée au point nommé 3D Fix.
Une autre procédure, nommée atterrissage intermédiaire peut également être transformée en un ensemble de segments. Pour définir un atterrissage intermédiaire, un nouveau point est défini. Le nouveau point comporte notamment les paramètres nécessaires à une définition d'une procédure d'atterrissage en ce point. Si l'atterrissage en ce nouveau point est confirmé, le nouveau point est transformé en piste d'atterrissage. Le deuxième FMS 30 selon l'invention insert automatiquement un palier d'interception d'une pente d'atterrissage nommé Final Capture Altitude en utilisant un modèle d'ensemble de segments sensiblement équivalent à celui utilisé pour une procédure de largage. En résumé, une procédure d'atterrissage intermédiaire peut comporter deux segments de vol : un segment de vol pour descendre, et un segment de vol pour remonter.
La figure 1 1 a représente deux exemples d'une interface homme- machine 70 permettant une gestion de plan de vol selon l'invention. Par exemple, l'interface homme-machine 70 se présente sous la forme d'une liste comportant un ensemble de segments ordonnés temporellement d'un plan de vol. Pour l'exemple sur la figure 1 1 a, cette interface présente une page nommée ACT FPLN SEGMENTS et une page nommée TMP FPLN SEGMENTS, comportant chacune une liste de segments. Dans l'exemple représenté sur la figure 1 1 a, chaque segment se présente toujours dans le même ordre c'est à dire un point de référence ou point de départ du segment, une altitude à atteindre, une vitesse à atteindre et un type de segment. Toujours pour l'exemple représenté sur la figure 1 1 a, il est précisé que le changement d'altitude doit démarrer au point de référence, ou bien que le changement d'altitude doit être terminé au point de référence. Lorsque le changement d'altitude doit démarrer au point de référence, selon l'exemple représenté sur la figure 1 1 a, il est indiqué CLB FRM ou bien DES FRM, acronymes signifiant Climb From ou Descent From pour les termes anglo- saxon signifiant réciproquement « changement d'altitude en montée à partir de », « en descente à partir de ». Lorsque le changement d'altitude doit être terminé au point de référence, selon l'exemple représenté sur la figure 1 1 a, il est indiqué CLB TO ou bien DES TO, acronymes signifiant Climb To ou Descent To, pour les termes anglo-saxon signifiant réciproquement « changement d'altitude en montée vers », « en descente vers ». S'il n'y a pas de changement d'altitude, selon l'exemple représenté sur la figure 1 1 a, seule l'indication LEVEL est affichée au niveau du point de référence, et le changement de vitesse est mentionné avec une nouvelle valeur à atteindre sur le segment de vol. Enfin le type de segment est affiché pour rappeler la nature du segment qui pourra prendre selon l'exemple représenté sur la figure 1 1 a les types CRZ, pour croisière initiale, STEP, pour changement de niveau de croisière, DROP, pour procédure tactique de largage, LVL, pour palier de croisière. D'autres exemples de procédures peuvent être affichés comme AAR, SAR, STEEP, DES pour Descente.
La figure 1 1 b représente un exemple d'un plan de vol vertical selon l'invention, tel que décrit par ailleurs sur la figure 1 1 a. La figure 1 1 b comporte deux exemples de profils de vol vertical 80, 81 . Un premier profil de vol 80 est un profil de vol en altitude ALT en fonction de la distance parcourue DIST. Un deuxième profil est un profil de vol en vitesse SPD en fonction de la distance parcourue DIST.
Un premier point est un aéroport de départ LFBO. Un premier segment est défini par un point de départ : LFBO, une altitude à atteindre FL120, un type de vol : CRZ pour Cruise signifiant croisière, un type de vitesse : LONG RNG. Sur la figure 1 1 b, le dixième segment est caractérisé par une phase de montée, nommée CLIMB jusqu'à atteindre un les paramètres définis pour le segment, à un point noté T/C. La phase de montée est suivie d'une phase à altitude constante FL120 et à vitesse constante de type LR, une fois ces deux dernières atteintes.
Un deuxième point spécifié sur la figure 1 1 est nommé LLFE. Un dixième segment est défini en prenant le point LLFE comme point de départ pour un onzième segment avec une consigne de descente à une altitude de 3850FT, avec une vitesse de type LR. Le type de vol sur ce onzième segment est CRZ pour croisière.
Un douzième segment est un segment correspondant à une zone de largage ou DROP, définie par les points DIP, CARP, EODP, EORP. Sur la zone de largage, et notamment sur le point DIP, la consigne de vitesse à atteindre est 144 Kt, la consigne de vitesse est de 4500 FT. Le douzième segment est un segment de type « STEP TO » avec consignes d'altitude ALT et de vitesse SPD.
Un treizième segment est un segment de type « STEP FROM » avec une consigne d'altitude et de vitesse respectivement à FL160 et MAX Endurance, signifiant endurance maximale. Le premier point du treizième segment est le point EORP, le dernier point de la zone de largage du douzième segment.
Un quatorzième segment est un segment de type « STEP TO » avec une consigne d'altitude à FL200 et une vitesse à Max Endurance. Le premier point du quatorzième segment est le point PYR14 auquel les consignes de vitesse et d'altitude sont atteintes.
Un quinzième segment est un segment de type « STEP FROM ». Le premier point du quinzième segment est le point nommé PYR13. La consigne d'altitude du quinzième segment est FL160 pour une vitesse correspondant à Max Endurance.
Un seizième segment est un segment de type « STEP FROM ». Le premier point du seizième segment est le point nommé STEFR. La consigne d'altitude est maintenue à FL160 et la vitesse à appliquer est 250Kt.
Un dix-septième segment est un segment de type « STEP FROM ». Le premier point du dix-septième segment est le point nommé MAXOU. La consigne d'altitude est maintenue à FL160 et la consigne de vitesse à appliquer est de type Long Range. Un dix-huitième segment correspond à une phase d'atterrissage sur un aéroport nommé LFPO. Le dix-huitième segment est donc un segment de type DESCENT permettant à l'aéronef de descendre par paliers pour atterrir.
Avantageusement, le procédé selon l'invention permet d'enchaîner dans un même plan de vol vertical des segments avec différentes consignes d'altitude et de vitesse ainsi que d'autres caractéristiques ou contraintes, afin que le plan de vol vertical soit compatible des procédures applicables dans espace aérien contrôlé et qu'il soit compatible avec des besoins opérationnels tant pour des opérations civiles que pour des missions particulières menées par des avions gouvernementaux par exemple.
L'invention permet avantageusement de répondre à des besoins de planification utilisant des types de procédures existantes ou futures. En effet, le concept mis en œuvre selon l'invention est un concept avantageusement souple et évolutif.
Le procédé selon l'invention permet de décomposer en segments génériques un plan de vol constitué de plusieurs segments verticaux à altitude, vitesse et paramètre de conduite distincts. Les segments génériques selon l'invention supportent avantageusement tous les types de changement de niveau de vol et de vitesse et y compris les missions tactiques. Les segments génériques selon l'invention permettent de spécifier un profil d'altitude et de vitesse pour le plan de vol initial en individualisant chaque segment selon un type : palier, transition de montée, transition de descente, vitesse associée, ou vers le point d'entrée de référence du segment générique, et avec des changements de vitesse en altitude ou en distance. Il permet d'effectuer des prévisions de vol dans le cadre de ce profil, et d'y asservir l'aéronef en altitude et en vitesse.
Le procédé selon l'invention permet avantageusement d'offrir une vue résumée de chaque plan de vol constitué dès lors d'une liste réduite de segments.
L'insertion d'une procédure dans le plan de vol ne nécessite avantageusement qu'une seule formulation générique et permet donc une IHM simplifiée, entrainant une diminution de la charge de travail en vol ainsi qu'une amélioration du temps de formation de l'équipage.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé (21 ) de gestion de plan de vol vertical d'un aéronef caractérisé en ce qu'il comporte :
• une première étape de décomposition (21 ) d'un plan de vol initial en une succession de segments contigus (22), chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse ;
• une deuxième étape de calcul d'une trajectoire latérale (24) du plan de vol à partir des segments contigus ;
• une troisième étape de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse (28) à partir de la trajectoire latérale calculée ;
• une quatrième étape est une étape de détermination d'un segment actif (201 ) au cours du vol de l'aéronef, par un séquencement longitudinal en distance (200) des segments contigus.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque segment comporte :
• Au moins un point du plan de vol initial ;
• Une phase de transition entre deux segments consécutifs assurant une continuité des profils de vol en altitude et en vitesse entre deux segments consécutifs.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une cinquième étape de génération de consignes de guidage (201 ) à partir du segment actif.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les consignes de guidage sont affichées (205) au travers une interface homme machine dédiée.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les commandes de l'aéronef sont asservies (204) sur les consignes de guidage.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de modification des segments contigus (206), les segments contigus étant automatiquement mis à jour pour intégrer la modification, l'étape de modification étant suivie des troisième et quatrième étapes de calcul d'une trajectoire latérale, de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse.
7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque plan de vol est constitué d'une séquence de segments génériques.
8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que chaque plan de vol est stocké dans une mémoire du système de gestion du vol sous forme d'une séquence de segments génériques.
9. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la liste des points de chaque plan de vol est apte à être réduite pour affichage avec la liste des segments génériques composés des points de chaque plan de vol.
10. Dispositif de gestion d'un plan de vol vertical d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de gestion de vol (30), des interfaces homme machine (31 , 32), ledit système de gestion de vol (30) :
• décompose (21 ) un plan de vol initial en une succession de segments contigus (22), chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse ;
• calcule une trajectoire latérale (24) du plan de vol à partir des segments contigus ;
• calcule un profil vertical et d'un profil de vitesse (28) à partir de la trajectoire latérale calculée ;
• détermination un segment actif (201 ), au cours du vol de l'aéronef, par un séquencement longitudinal en distance (200) des segments contigus.
1 1 . Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que le système de gestion de vol (30) décompose le plan de vol initial en segments comportant :
• au moins un point du plan de vol initial ; • Une phase de transition entre deux segments consécutifs assurant une continuité des profils de vol en altitude et en vitesse entre deux segments consécutifs.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 1 1 , caractérisé en ce que le système de gestion de vol (30) génère des consignes de guidage (201 ) à partir du segment actif.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les interfaces hommes machines affichent (205) les consignes de guidage (205).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le système de gestion de vol transmet (204) les consignes de guidage à un pilote automatique de l'aéronef.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il modifie des segments contigus (206), les segments contigus étant automatiquement mis à jour pour intégrer la modification, la modification des segments contigus étant suivie de calcul d'une trajectoire latérale, de calcul d'un profil vertical et d'un profil de vitesse.
16. Dispositif de gestion d'un plan de vol vertical d'un aéronef caractérisé en ce qu'il comporte un système de gestion de vol (30), des interfaces homme machine (31 , 32), ledit système de gestion de vol (30) comportant :
• Une fonction FPLN (33) décomposant (21 ) un plan de vol initial en une succession de segments contigus (22), chaque segment comportant un changement d'altitude et/ou de vitesse, au moins un point du plan de vol initial, une phase de transition entre deux segments consécutifs assurant une continuité des profils de vol en altitude et en vitesse entre deux segments consécutifs, ladite fonction FPLN modifiant (21 ) les segments contigus sur demande de modification provenant d'une interface homme machine (31 , 32) ;
• Une fonction TRAJ (36) calculant une trajectoire latérale (24) du plan de vol à partir des segments contigus ; • Une fonction de prédiction calculant un profil vertical et d'un profil de vitesse (28) à partir de la trajectoire latérale calculée ;
• Une fonction de guidage (39) effectuant un séquencement longitudinal en distance (200) des segments contigus, ledit séquencement en distance étant transmis à la fonction FPLN (33), la fonction FPLN (33) déterminant un segment actif (201 ), au cours du vol de l'aéronef.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la fonction de guidage (39) génère des consignes de guidage (201 ) à partir du segment actif, à destination d'un pilote automatique (190) de l'aéronef.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les interfaces homme machine (31 , 32)
• affichent pour chacun des plans de vol actif, temporaire, secondaire:
• les segments contigus ;
• le segment actif ;
• les paramètres principaux du segment : un point de référence ou point de départ, une altitude à atteindre soit exactement au point de référence, soit en montant ou descendant à partir du point de référence, une vitesse ou un paramètre de conduite de l'avion, un type de segment.
• les consignes de guidage ;
• sont adaptées à une saisie de modifications des segments contigus.
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