Brevet FR2318473A1 — publié le 19770211

La présente invention concerne un Directeur de Vol tête haute pour le guidage sur piste d'un avion, au décollage ou à l'atterrissage. D'une manière générale, au cours d'un décollage ou d'un atterrissage, l'homme qui pilote un avion, utilise les reférences visuelles du monde extérieur pour maintenir son aéronef au plus près de la ligne médiane de la piste. Par mauvaise visibilité (c'est-à-dire pour des visibilités horizontales inférieures à 200 m), les références visuelles du monde extérieur peuvent momentanément ou définitivement devenir insuffisantes pour ce guidage visuel. Les utilisateurs ont besoin d'un moyen de secours pour pallier ce defaut de références du monde extérieur s défaut qui peut survenir brutalement en cours de roulage, lorsqu'un bouchon de brouillard couvre la piste. Pour réaliser ce moyen de secours, un certain nombre de solutions ont été proposées. Cependant, aucune de ces solutions n'a pu fournir les résultats escomptés, et être généralisée, car elles présentent toutes des inconvénients. Ces inconvénients consistent en général en ce que - les systèmes proposés sont en général trop complexes donc trop chers et peu fiables compte tenu de l'utilisation peu fréquente qui en est faite (1 à 3 % des vols) ; - les systèmes proposés sont en général lourds et encombrants, ce qui entraine souvent s - une limitation abusive du champ de vision du pilote, meme en dehors des moments d'utilisation du procédé de guidage (procédé par vision périphérique) t - un incomfort pour le pilote en cours d'utilisation du procédé de guidage (procédé par collimateur amovible} ;; - un encombrement inadmissible de la planche des instruments ou meme des volumes disponibles au plafond du cockpit (tous procédés) t - un risque non négligeable de blessures pour le pilote en cas de choc (tous procédés) ; - une impossibilité d'intégration dans un cockpit standard à cause des grandes dimensions du matériel (dispositif tete haute) L'invention a en conséquence pour objet un Directeur de Vol tête haute qui permette de fournir au pilote un moyen de guidage de 'avion si les références visuelles venaient à manquer en cours de roulage, et ce, en palliant aux inconvénients précédemment mentionnés. Elle a également pour but un tel Directeur de Vol qui soit utilisable sans que le pilote ait & interrompre sa vision à 1'extérieur, ce qui constitue un avantage important notamment dans le cas où la visibilité à l'extérieur varie pendant la phase de décollage ou d'atterrissage. Pour obtenir ces resultats, l'invention propose un Directeur de Vol tête haute utilisant les informations classiques de guidage latéral au sol de l'avion lors de l'atterrissage ce signal étant représentatif des écarts de l'avion par rapport à l'axe de la piste. Ce Directeur de Vol comprend essentiellement t - un convertisseur susceptible de transformer les susdites informations en des informations lumineuses correspondantes t - un organe de transfert permettant de canaliser ces informations et de les transmettre à un organe de mise en forme d'une image, associé à un objectif qui projette les informations lumineuses ainsi conformées sur le pare-brise de l'avion, de préférence au voisinage de l'axe du champ de vision du pilote. Selon une caractéristique de l'invention, l'axe optique de l'objectif est tel que les signaux optiques qu'il émet sont réfléchis par le pare-brise, parallèlement à l'axe du champ de vision du pilote, et, de préférence, à hauteur de ses yeux. On notera que les informations du susdit directeur des mouvements latéraux de l'avion, peuvent être de natures très variées s Elles peuvent, par exemple, consister en un signal électrique numérique ou analogique, ou bien consister en un signal mécanique (rotation ou déplacement d'une pièce mobile). Dans le cas où les susdites informations consistent en un signal électrique numérique, ce signal peut être directement converti, ou après décodage, en les susdites informations lumineuses qui peuvent alors etre fournies par une pluralité de sources lumineuses dont les éclairements respectifs sont commandés à partir dudit signal. Dans le cas où les susdites informations consistent en un signal électrique analogique, ce signal peut être converti en un signal numérique qui est utilisé comme précédemment mentionné. Dans le cas où les susdites informations consistent en un signal mécanique, ces informations (déplacement ou rotation d'un objet) peuvent être directement converties en un signal lumineux, par exemple, au moyen d'un transducteur optique (miroir rotatif). Selon un mode de réalisation de l'invention, le susdit organe de transfert des informations optiques est constitué par un faisceau de guides optiques (fibres optiques). La relation entre 1 'organe de transfert et le susdit convertisseur est tene que pour chacune des informations distinctes émanant du détecteur, un guide optique (ou un ensemble de guides) correspondant du faisceau soit sollicité par le signal lumineux. De meme le susdit conformateur est prévu de manière à ce que chaque guide optique (ou enseible de guides) ,lorsqu'il est 50114- cité par un signal lumineux, fournisse un signal lumineux (ou un ensemble de signaux lumineux) qui, projeté par l'objectif.donne lieu à un motif lumineux visible sur le pare-brise de l'avion en un emplacement représentatif d'un écart de l'avion par rapport à l'axe de la piste. En d'autres termes à chacun des guides optiques on groupes de guides optiques correspond,(en correspondance binnivoque3 d'une part, un écart détermine de l'avion par rapport à lsaxe de la piste, et, d'autre part, à un motif lumineux situé à un emplacement déterminé du pare-brise de l'avion, correspondant audit écart. L'organe de mise en forme d'une image peut entre obtenu en répartissant, de façon convenable, les extrémités des guides optiques dans le plan focal de l'objectif. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec reférence aux dessins annexés dans lesquels s La figure 1 est un schéma-bloc permettant d'illustrer le principe du Directeur de Vol tete haute selon l'invention t La figure 2 est une coupe partielle longitudinale de la partie avant de la cabine d'un avion équipé du Directeur de Vol selon l'invention. Avec référence à la figure I, le Directeur de Vol tète haute utilise les signaux électriques déjà élaborés d'un pilote automa- tique ou d'un Directeur de Vol classique (bloc 1 > et les transforme pseudo-statiquement en un symbole lumineux mobile, visible à l'infini par le pilote après projection sur le pare-brise 2 de l'avion. Le bloc 1 ne fait pas réellement partie du dispositif. Il rappelle l'origine et la nature des signaux utilisés, c'est- & dire des signaux analogiques en courant continu, ou des signaux de panne en tout ou rien. Les signaux électriques fournis par le bloc 1 sont transis à un étage de transformation 3 du signal électrique en un signal optique. Cet étage de transformation 3 peut comprendre successivement s - des circuits électroniques, par exemple0 pour la conversion analogique numérique, pour l'amplification en puissance et éventuellement le décodage du signal numérique t - des lampes miniatures ou un équipage mobile comportant une source lumineuse, et enfin t - des réceptables d'émission vers des fibres optiques 4 d'un faisceau 5. L'étage de trusforiation 3 peut être disposé dans un petit beitier, de dimensions normalisées ou non, et qui peut tre installé dans des meubles électroniquss & quelque distance des planches de bord du pilote. Les signaux canalisés dans les fibres optiques 4 sont transmis à un organe 6 de mise en forme d'une image qui comprend une face émettrice de lumière, réalisée par un arrangement adéquat des extrémités des fibres optiques 4 du faisceau 5. On notera a ce propos que les symboles optiques générés peuvent être très variés s leur forme, leur couleur et leur nombre, ne sont pas limités par le procédé utilisé. L'organe 6 de mise en forme d'une image est associé à un système optique 7 (objectif) constitué par au moins une lentille appropriée 8 (figure 2) collimatant la susdite face émettrice à l'infini. Ce système optique 7 doit avoir l'ooverture la plus grande possible compatible avec les contraintes d'installations afin de réserver au pilote le champ de vision le plus grand possible. Afin a 'éviter les réflexions parasites de la lumière extérieure sur les faces avant du système optique 7 précédemment décrit,celui- ci peut comprendre un système de filtres optiques 9 qui peut également servir a' réduire le spectre de la lumière émise. Avec référence a' la figure 2, le boîtier 10 contenant l'en- semble constitué par l'organe de mise en forme 6 -le système optique 7- les filtres 9, est noyé, grâce à ses dimensions réduites, dans l'auvent 11 situé en dessous du pare-brise 2 de l'avion, et est donc invisible par le pilote. L'installation du boîtier 10 doit etre faite avec minutie afin de garantir au faisceau optique 12 un cheminement convenable. En général, le faisceau émis sera à peu près vertical et dirigé vers le haut. La figure 2 met particulièrement en évidence le cheminement du faisceau 12 émis et la réflexion sur le pare-brise 2 de telle sorte que le faisceau réfléchi 13 soit dans le champ de vision normal du pilote. Cette réflexion sur le pare-brise peut être améliorée par un traitement spécial du pare-brise 2 afin d'assurer un meilleur rendement de l'énergie lumineuse réfléchie et une suppression d'un effet de double image sur la face extérieure du pare-brise 2. I1 est clair que la symbologie à utiliser, est fonction de 1'utilisation opérationnelle du dispositif et des exigences de vision du pilote. On notera à ce sujet que l'ergonomie du système peut donner lieu à diverses solutions pratiques qui ne seront pas décrites. Parmi les nombreux avantages que procure le Directeur de Vol tete haute selon l'invention, on notera tout d'abord sa simplicité9 et le nombre faible de signaux à transmettre pour résoudre le problème posé : En effet, trois signaux optiques peuvent suffire, à savoir, un premier signal continu représentatif de l'axe de la piste, un second signal situé à droite dudit premier signal pour indiquer un écart à droite de l'avion, et un troisième signal, à gauche dudit premier signal pour indiquer un écart à gauche de l'avion. Cette simplicité est également due au peu d'exigence sur la qualité des images, (il suffit que l'intensité lumineuse soit suffisante) et au mode de transmission utilisé (fibres optiques). Cette simplicité se traduit, en conséquence, par une fiabilité bien meilleure que celle des appareils existants et un prix de revient relativement peu élevé, On notera enfin que l'invention permet d'utiliser au mieux les volumes restés disponibles derrière la planches des instruments du pilote, EVZ & ICATIONS 1.- Directeur de Vol tète haute pouvant servir pour le guidage d'un avion, notamment au décollage ou a l'atterrissage, ce Directeur de Vol utilisant les informations d'un directeur des mouvements latéraux de l'avion caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison t - un convertisseur susceptible de transformer les susdites informations en des informations lumineuses t - un organe de transfert permettant de canaliser sélectivement ces informations et de les transmettre à un organe de mise en forme d'une image, associé d un objectif qui projette les informations lumineuses ainsi conformées sur le pare-brise de l'avion, de préférence au voisinage de l'axe de visée du pilote. 2.- Directeur de Vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe optique du susdit objectif est orienté de telle manière que les signaux optiques qu'il émet sont réfléchis par le pare-brise de l'avion, parallèlement à l'axe du champ de vision du pilote, et, de préférence, & hauteur de ses yeux. 3.- Directeur de Vol selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations du susdit détecteur de lacet peuvent consister en un signal électrique, numérique ou analogique, ou bien un signal mécanique. 4.- Directeur de Vol selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le cas où les susdites informations consistent en un signal électrique numérique, ce signal peut être directement converti, ou après décodage, en les susdites informations lumineuses qui peuvent être produites par une pluralité de sources lumineuses dont les éclairements respectifs sont commandés par ledit signal. 5.- Directeur de Vol selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que, dans le cas où les susdites informations consistent en un signal analogique, ce signal peut être converti en un signal numérique qui est lui-même converti en un signal optique. 6.- Directeur de Vol selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que dans le cas où les susdites informations consistent en un signal mécanique, par exemple un déplacement ou une rotation d'un objet, ces informations peuvent être directement converties en un signal lumineux, par exemple, au moyen d'un transducteur optique. 7.- Directeur de Vol selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit organe de transfert des informations optiques est constitué par des guides optiques pouvant constituer un faisceau. 8.- Directeur de Vol selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour chacune des informations distinctes émanant du susdit détecteur, un guide optique correspondant (ou un ensemble de guides) est sollicité par le signal lumineux, et en ce que chaque guide optique (ou ensemble de guides) lorsqu'il est sollicité par un signal lumineux fournit un signal lumineux (ou un ensemble de signaux lumineux) qui, projeté par l'objectif, donne lieu A un motif lumineux visible sur le pare-brise de l'avion en un emplacement représentatif d'un écart de l'avion par rapport à l'axe de la piste, détecté par le susdit détecteur. 9.- Directeur de Vol selon l'une des revendications, précédentes, caractérisé En ce que ledit organe de mise en forme est obtenu en répartissant de façon convenable, les extrémités des guides optiques,de préférence dans le plan focal de l'objectif. 10.- Directeur de Vol selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'objectif est constitué par au moins une lentille appropriée collimatant à l'infini la face émettrice de l'organe de mise en forme. 11.- Directeur de Vol selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un système de filtres est associé au susdit objectif. 12.- Directeur de Vol selon 1 'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pare-brise est traité afin d'assurer un meilleur rendement de l'énergie lumineuse réfléchie et la suppression d'un effet de double image sur la face extérieure du pare-brise.