Brevet FR2261542A1 — publié le 19750912

La présente invention concerne un procédé de mesure de la variation de la visibilité dans un domaine donné et concerne plus particulièrement la mesure de la variation de la visibilité pour un pilote durant l1atterrissage et le roulage d'un avion. On rappellera d'abord que la visibilité est la distance maximale à laquelle un repère peut être identifié par un observateur moyen. Pour une définition précise des différents termes spéeifiques utilisés dans la présente demande, on se référera à la demande de brevet français nO 73/13.574, déposée le 13 avril 1973, sous le titre "Procédé et dispositif de mesure optique de facteurs de transmission d'un milieu", au nom de la demanderesse. Comme cela est décrit dans cette demande de brevet citée et dans les dispositifs de transmissiomètre connus dans l'art antérieur, la mesure de la transmission se fait généralement par un même procédé, qui consiste à mesurer la transmission entre deux points donnés et à extrapoler à partir de cette mesure la visibilité en ce point. Toutefois, il est net, que la visibilité mesurée entre deux points, n'est peut être pas la visibilité réelle- existante à partir de l'un de ces deux points, particulièrement dans le cas, où des nappes de brouillard inhomogènes existent. Pour donner un exemple extreAme, si un transmissiomètre comprenant un émetteur et un récepteur disposés à 100 mètres l'une l'autre au voisinage d'un mur opaque indique une transmission telle que la visibilité soit de 1' ordre de plusieurs kilomètres il est évident que pour un observateur placé au niveau du transmissiomètre et regardant vers le mur, la visibilité ne sera pas supérieure à la distance entre lui-même et ce mur, et la mesure effectuée par le transmissiomètre donnera un résultat qui n'azura en fait aucun sens physique. L'exemple ci-dessus, pour extrême qu'il soit, n'est pas très éloigné de la réalité dans de nombreux cas dans lesquels des nappes de brouillard existent de façon très localisée. Inversement, si un transmissiomètre indique une distance de visibilité très courte, ceci ne correspond pas nécessairement à la visibilité réelle si ce transmissiomètre est disposé dans une zone réduite perturbée (nappe de brouillard) mais que devant et derrière ce transmissiomètre se trouvent des zones claires. En particulier, ce problème de la détermination réelle de la visibilité se pose avec une grande acuité dans le cas de la me sure de la distance de visibilité sur une piste d'atterrissage munie d'un équipement de dénébulation. Un tel équipement permet de disperser les brouillards et d'obtenir-une zone plus ou moins claire sur une partie d'une piste d'atterrissage, mais il est extrêmement important dans la pratique, de mesurer l'état de dénébulation obtenu.En effet, si les dénébulateurs actuels ont généralement un fonctionnement satisfaisant, ils sont susceptibles de provoquer dans les zones voisines des zones dénébulées une augmentation de l'opacité des brouillaras. L'équipement de mesure réelle de la visibilité sert donc à la vérifieation-du bon fonctionnement du dispositif de dénébulation et à la mesure de la visibilité dans les zones voisines ; il peut en outre être utilisé pour optimiser le fonctionnement des dénébulateurs. En conséquence, un objet principal de la présente invention est de déterniner la visibilité réelle en tout point donné d'un domaine spatial prédéterminé. Un autre objet de la présente invention est de mesurer la visibilité réelle avant et en tout point d'une piste d'atterrissage avec laquelle est utilisé un dispositif de dénébulation. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit l'utilisation d'un ensemble de transmissiomètres disposés de façon choisie le long de domaines déterminés, et dont les sorties sont conjointement reliées à un organe de calcul qui, selon une règle déterminée, détermine une courbe donnant la visibilité en tout point du domaine en fonction des données fournies par les différents transmissiomètres. Ces caractéristiques ainsi que d'autres de la présente invention seront exposées en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation préféré de la présente invention faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels La figure 1 représente une division en domaines élémentaires d'une distance L. La figure 2 est une courbe représentant la visibilité réelle V en fonction de la position dans une direction donnée ; et La figure 3 représente une piste d'atterrissage et une implantation de transmissiomètres selon la présente invention. Dans la définition de la visibilité, deux cas sont envisagés : d'une part pour les objets de dimensions relativement grandes et dont la luminance propre dépend de la luminance ambiante, on définit la visibilité par contraste, d'autre part pour les objets émettant un flux lumineux plus ou moins important, on définit la visibilité des sources lumineuses ponctuelles.Dans le cas de la perception d1un objet non lumineux et relativement grand, la visibilité est définie par la relation de Koescbnider en fonction du seuil du contraste de ltoeil (c) par rapport au contraste apparent (cO) de cet objet L c V = log T x log co , (1) L désignant une longueur échantillon sur laquelle est effectuée la mesure et T la transmission La valeur du seuil de contraste de l'oeil c peut être considérée comme constante, par contre le contraste apparent c0 de l'objet dépend de sa luminance propre et de la luminance ambiante. Dans le cas d'un objet lumineux ponctuel, la perception par l'oeil de cet objet émettant un flux d'intensité(I) est possible si l'éclairement dans le plan de la pupille est supérieur au seuil d'éclairement (E) de l'oeil. Dans ce cas, la visibilité est donnée par l'équation d'Allard = t = z V2 2 = log T tog te seuil d'éclairement E varie avec la luminance ambiante de 10 7 à 10 ) lux pour une luminance de O à 12.000 cd/m2. La va- leur du seuil E sera donc fixée en fonction des valeurs de luminance mesurées. Dans ce qui suit, on s'intdressera essentiellement à la mesure de visibilité des sources ponctuelles. En effet, en cas de brouillard intense, les objets qu'un pilote en train d'atterrir cherchera à observer sont les balises lumineuses placées au voisinage de la piste. On notera également, qu'il n'est pas nécessaire de fournir les visibilités avec une précision supérieure à environ 20 %, du fait que la valeur du seuil d'éclairement E dépend des données physiologiques de l'oeil de l'observateur et qu'une dispersion supérieure à cette valeur peut exister dans la pratique.On notera d'autre part que pour l'atterrissage d'un avion il n'est pas fondamental de mesurer de façon exacte la visibilité mais seulement de déterminer si elle est supérieure à un seuil déterminé, ce seuil correspondant à des normes en usage selon la classification de la piste d'atterrissage et le type d'avion susceptible d'y atterrir. En se référant à la figure 1, on peut considérer un milieu inhomogène comme constitué d'une succession de n domaines homogènes de longueur Li et de transmission Ti, i étant un nombre entier variant entre 1 et n. La transmission T d'un flux lumineux par un domaine du milieu est : #i/#i-1 = Ii/Ii-1 = Ti. (3) Et pour l'ensemble des domaines, la transmission est #n/#o = T = T1 T2 ... Tn. Dans le cas où la longueur est choisie égale à la distance de visibilité V, la formule d'Allard peut s'écrire Log T = Log E V2 (4) soit: V= I/ET En exprimant T par sa valeur en fonction du coefficient d'extinction atmosphérique (#) T = e- #L ou : Ti = e -#iLi On obtient donc avec # Li = V. Etant donné que dans la pratique on ne peut choisir à priori T Li = V comme on l'a supposé implicitement ci-dessus, et que la distance V correspond normalement à un nombre fragmentaire de do maines Li, l'équation (5) s'écrit : n Li)1 (6) V2 = E1 e kiwl ils + G n(V ~ Dans cette formule I et E sont des données correspondant respectivement à l'éclairement d'une source lumineuse ponctuelle et au seuil de discernement de l'oeil, et E étant en fait non pas une donnée brute mais une donnée qui varie en fonction de l'éclairement ambiant, donc, de façon rigoureuse, dans la formule (6), la valeur de E varie pour chaque domaine élémentaire de longueur Li considéré. D'autre part I, qui correspond à l'intensité émise par les balises lumineuses d'une piste d'atterrissage dans le mode de réalisation décrit peut être modifié , les balises pouvant éventuellement être rendues plus ou moins lumineuses, le facteur I peut également être altéré de façon involontaire par un vieillissement ou un salissement de ces balises. e i est le coefficient d'extinction dans un domaine donné de longueur LiJ qui est déterminé par le transmissiomètre disposé dans ce domaine. En fait, l'équation (6) correspond à une équation qui n'est pas résolvable de façon analytique pure mais qui peut être résolue par approximationssuccessiveset qui est donc particulièrement adaptée à être traitée par un organe de calcul. Le mode de calcul est donc le suivant : :V1 1. On résoud l'équation V1 = E e E - - Si la valeur de V1 trouvée est inférieure ou égale à la visibilité réelle est bien V1. - Si la valeur de Vltrouvée est supérieure à k > le calcul n'a pas de sens et la visibilité sera calculée en considérant que le coefficient # 2 est applicable dans la direction de ltobserva- 2 tion depuis la zone numéro 2 jusqu'à l'infini. 2. On résoudra donc l'équation V2 =I/E e -#1L1e-#2(V2-L1) - Si la valeur V2 obtenue est inférieure à L1 + L2, la valeur de la visibilité obtenue est la valeur réelle de la visibilité. - Si la valeur de la visibilité obtenue est supérieure à L1 f L2, ce résultat n'a pas de sens physique et la visibilité sera calculée en tenant compte de e 3. On résoudra donc l'équation - Ce calcul se poursuivra jusqu'à ce que la valeur Vi de la visibili- té obtenue soit inférieure à L1+L2+... Li. L'origine du flux incident #1 a été choisie avant le premier domaine h . I1 est clair que le procédé précédent ne dépend pas du choix de l'origine, et qu'à partir de tout point, -ce calcul peut s'effectuer. I1 est possible, en utilisant un moyen de calcul puissant de tenir compte du fait que l'origine est située non pas au début d'un domaine, mais au milieu d'un domaine. Toutefois, dans la mesure où l'on suppose que chaque domaine est homogène, il suffira de déterminer la visibilité réelle définie ci-dessus, en chaque point origine des domaines homogènes choisis.Et la visibilité en tout point intermédiaire entre ces points origines est obtenue en joignant, sur une courbe donnant la visibilité en fonction de la po- sition telle que celle représentée en figure 2c, les valeurs de visibilité par un segment de droite. On notera néanmoins que pour un calcul rigoureux de la visibilité à partir d'un point placé à une distance L' de la fin d'un domaine LE il faudra utiliser la formule suivante (7) En se référant à la figure 3, on va maintenant décrire à titre d'exemple l'implantation d'un ensemble de transmissiomètres destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention. Dans cette figure la référence 1 désigne une piste d'atterrissage et la référence 2 un ensemble de dispositifs de dénébulation. Qua- tre secteurs présentent un intérêt particulier : (1) le secteur d' approche A, avant la piste; d'atterrissage, (2) le secteur B d'action des dispositifs de dénébulation, (3) le secteur C dit secteur de transition situé immédiatement après la zone dénébulée et éventuellement soumis à des perturbations importantes, et (4) le secteur D, qui concerne les parties de la piste non influencées par le dispositif de dénébulation. Le secteur A sera considéré comme un premier domaine homogène et la transmission sera mesurée au moyen d'un transmissiomètre unique disposé parallèlement à l'axe de la piste, dans l'axe de la piste, l'angle formé dans le plan vertical par la ligne de l'émet- teur-récepteur et le plan horizontal de la piste étant choisi égal à l'angle d'approche d'un avion sur cette piste. Le deuxième secteur B qui correspond à la zone dénébulée, constitue théoriquement une deuxième zone homogène, Toutefois, cette zone sera de préférence analysée par plusieurs transmissiometres tels que 20, 21, 22, 23 et 24 disposés transversalement par rapport à la piste et formant un angle d'environ 400 avec l'axe de la piste pour vérifier le bon fonctionnement des dispositifs de dénébula- tion. Le troisième secteur C, disposé immédiatement après la zone de dénébulation est, comme on l'a vu précédemment, le secteur qui peut éventuellement être le plus perturbé. Ce secteur sera analysé plus finement pas plusieurs transmissiomètres tels que 30, 31, 32 et 33 disposés parallèlement à l'axe de la piste à une distance supérieure à 30 mètres de cet axe.Cette zone C sera considérée dans le procédé de détermination de la visibilité comme divisée en plusieurs domaines élémentaires homogènes. Enfin, la zone D peut à nouveau être considérée comme une zone homogène et la transmission dans ce domaine sera déterminée par un quatrième transmissiomètre 40. On dispose ainsi des différentes informations 9 i nécessaires pour mettre en oeuvre le procédé de mesure de visibilité exposé ci-dessus. tes différentes sorties des transmissiomètres seront envoyées à un organe de calcul spécifique câblé ou à un organe de calcul de type général programmé, pouvant recevoir en outre des informations sur la luminosité ambiante, sur l'intensité desbalises et éventuellement sur d'autres données utiles telles que par exemple la fiche du pilote en train d'atterrir indiquant ses caractéristiques oculaires personnelles. On notera que le transmissiomètre du type décrit dans la demande de brevet français n 73/13.574 est particulièrement adapté à être utilisé ici étant donné qu'il fournit des informations de luminance et de transmission. La sortie de 1' organe de calcul est connectée à undispositif d'affichagetel qu'une imprimante fourntsaSnt quelqes valeurs significatives de la visibilité ou un dispositifvisuel fournissant une courbe du type de celle représentée en figure 2. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à ltholflrne de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé applicable à la détermination des distances de visiL2itédans une diretion donnée par rapport à une piste pour la sécurité de l'atterrissage, du roulage ou de l'envol d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes 1. mesurer le coefficient d'absorption (ou la transmission) de l'atmosphère dans un secteur d'approche de la piste, 2. mesurer les coefficients d'absorption (ou la transmission) en différents secteurs de la piste, 3. combiner à des instants aussi rapprochés que désiré les résultats de ces mesures de façon à afficher à un poste de contrôle les variations de visibilité pour permettre de déterminer s'il est possible ou non de faire atterrir, rouler ou décoller un aéronef en toute sécurité. 2 - Procédé selon la revendication 1, mis en oeuvre pour déterminer la visibilité sur une piste munie de dispositifs de dénébulation, caractérisé en ce que les différents secteurs sont répartis en trois zones - la zone d'action des dispositifs de dénébulation, - la zone de transmission située immédiatement après les dispositifs de dénébulation, - la zone de la piste relativement éloignée des dispositifs de dénébulation et sensiblement non influencée par ceux-ci. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la zone d1action des dispositifs de dénébulation, plusieurs transmissiomètres sont prévus pour déterminer les coefficients d'absorption de l'atmosphère, et vérifier le fonctionnement des dispositifs de dénébulation, ces transmissiomètres étant disposés de façon que leurs éléments émetteurs et récepteurs sont placés de part et d'autre de la piste, l'axe de mesure de chaque transmissiomètre faisant sensiblement un angle de 40 avec l'axe de la piste. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la zone de transition, plusieurs transmissiomètres sont prévus, disposés sur les côtés de la piste, leurs axes de mesure étant sensiblement parallèles à l'axe de la piste. 5 - Procédé selon l'une des revendictions-l ou 2, caractérisé en ce que dans la zone de la piste sensibl-êwient noninf9uen- cée, un ou plusieurs transmissiomètres sont utilisés. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que dans la zone d'approche, un transmissiomètre est utilisé, son axe de mesure étant disposé dans le plan vertical de l'axe de la piste, et faisant avec l'axe de la piste un angle sensiblement égal à 11 angle d'approche d'un aéronef en cours d'atterrissage.