Brevet FR2545928A1 — publié le 19841116

Me jzes-ente invention ccncerne de fagon générale les systèmes d'avertissement de proximité du sol pour aéronef, et elle porte plus particulièrement sur des systèmes Qui con- trôlent l'altitude au-dessus du sol et la vitesse à laquelle l'aéronef se rapproche du sol pour déterminer une condition de vol dangereuse. On connaît des systèmes d'avertissement de proximité du sol qui avertissent d'une condition de vol dangereuse Des exemples de tels systèmes sont décrits dans les brevets US 3 934 221, 3 934 222, 3 944 968, 3 946 358 et 3 958 218 Tous ces systèmes contrôlent l'altitude radioélectrique et la vi- tesse de rapprochement du sol déterminée par l'altit ude ra- dioélectrique, et ils produisent un avertissement si la vi- tesse de rapprochement du sol est excessive pour l'altitude à laquelle l'aéronef vole. Bien que ces systèmes offrent un moyen pour avertir le pilote d'une condition dangereuse résultant d'une vitesse excessive de rapprochement du sol, ils sont conçus pour l'uti- lisation dans des aéronefs de transport, et non pour l'utili- sation dans des aéronefs tactiques à hautes performances, ayant une excellente manoeuvrabilité, comme des aéronefs de chasse ou d'attaque dont les caractéristiques de vol et les caractéristiques opérationnelles sont notablement différentes de celles d'aéronefs de transport Par conséquent, les sys- tèmes conçus pour des aéronefs commerciaux peuvent produire des avertissement erronés pendant certaines conditions opéra- tionnelles normales d'un aéronef tactique, et peuvent ne pro- duire aucun avertissement ou produire un avertissement inadap- té pendant d'autres conditions de vol. L'invention a donc pour but de procurer un système d'avertissement de proximité du sol qui supprime un grand nombre des inconvénients des systèmes d'avertissement de l'art antérieur, lorsqu'il est appliqué à un aéronef tactique. Un autre but de l'invention est de procurer un sys- tème d'avertissement de rapprochement excessif du sol qui convierne icièrere; bil atieo i'-' N aéro- nef à hautez *:erformances, %rs:-ao'r c-Uie, el 'a"l aéro- nef de chasse ou d'attaque. Un autre but encore de l'irvernion est îe proc rer N syszme d'a-veissemert de vitesse axcessi-e,e rarc:ce- ment du sol qui ccnvienne à l'tiisation dans un aeéronef à hautes performances, dont l'enveloppe d'aert ssement soit adaptée aux caractéristiques otérationnelles et de performan- ces d'un tel aéronef. Un autre but en core de L'irnverntion est de procurer un système d'avertissement de vitesse excessive de rapproche- ment du sol pour un aéronef de chasse ou d'attaque, compor- tant un circuit logique de validation ou d'invalidation qui valide la fonction d'avertissement en fonction de l'altitude, de la vitesse-air et de l'armement des armes, pour valider le système pendant la navigation à basse altitude et pour l'in- valider pendant d'autres phases de vol, comme des manoeuvres tactiques dans lesquelles des vitesses élevées de rapproche- ment du sol se rencontrent couramment, afin de minimiser les avertissements intempestifs. Les caractéristiques opérationnelles et les carac- téristiques de vol d'un aéronef à hautes performances tel qu'un chasseur ou un aéronef d'attaque sont considérablement différentes de celles d'un aéronef de transport Par exemple, il est tout a fait courant pour un aéronef tactique à hautes performances tel qu'un chasseur ou un aéronef d'attaque, d'effectuer un-vol de croisière à basse altitude au-dessus de sols variés, comprenant des sols montants et descendants. De tels vols de croisière sont effectués en grande partie de nuit et à vitesse élevée et, par conséquent, il est possible que, par inadvertance, le pilote percute le sol, en particu- lier si l'aéronef vole au-dessus d'un sol qui s'élève pro- gressivement Il est donc souhaitable de donner au pilote un avertissement de l'imminence d'une collision avec le sol, en lui laissant un temps suffisant pour qu'il puisse effec- tuer une ac:io 9 correctrice Cependant, de façon générale, des systèmes conçus pour des aéronefs de transport ne fourni- raient pas des avertissements appropriés, du fait que de fa- çon caractéristique, de tels aéronefs ne volent pas à l'alti- tude de croisière relativement basse à laquelle volent les aéronefs tactiques Il en résulte que des systèmes conçus pour des aéronefs de transport auraient tendance à donner des avertissements inadaptés et erronés, et de tels avertisse- ments constitueraient une g Bne pour le pilote. De ce fait, un mode de réalisation préféré de l'invention procure un système qui contr 8 le la vitesse de rapprochement du sol pour un aéronef lorsque les armes ne sont pas armées, lorsque l'aéronef vole entre 30 et 550 m et lorsque la vitesse-air dépasse 200 noeuds, et qui donne un avertissement au pilote si la vitesse de variation de l'in- dication du radioaltimètre dépasse une limite de sécurité prédéterminée, compte tenu de l'altitude radioélectrique à laquelle l'aéronef vole. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma synoptique logique du système d'avertissement conforme à l'invention; et La figure 2 est une représentation-graphique de la vitesse de rapprochement du sol, basée sur l'altitude radio- électrique, qui est exigée pour produire un avertissement, en fonction de l'altitude radioélectrique. On va maintenant considérer le dessin, et en particulier la figure 1, qui représente un mode de réalisa- tion du système d'avertissement de proximité du sol conforme à l'invention, désigné de façon générale par la référence 10. Dans un but d'illustration, le système 10 conforme à l'in- vention est représenté sous la forme d'un schéma synoptique logique comprenant une série de portes, de comparateurs et d'éléments analogues; il faut cependant noter que la réali- sation rée: e de la fonction logique peut étre différente de celle repr:; entée sur la figure 1, et diverses réalisations numériques et analogiques sont possibles, les signaux qu'uiti- lise le système décrit comprennent l'altitude radioélectri- que, la vitesse de variation de l'altitude radioélectrique, la vitesse-air et un signal indiquant si les armes sont ar- mées, ainsi que divers signaux-de validité Selon le type d'aéronef dans lequel le système d'avertissement est installé, les signaux représentés sur la figure 1 peuvent être obtenus à partir d'instruments individuels tels qu'un radioaltimètre 12, un circuit de détermination de la vitesse de variation de l'altitude radioélectrique, 14, une source de signal de vitesse-air 18, telle qu'un calculateur de données relatives à l'air ou un indicateur de vitesse-air, un dispositif de commande d'armement des armes, 20, et un élément discret in- diquant si les roues supportent un poids Selon une variante, dans certains aéronefs plus récents, les signaux peuvent Otre fournis par un bus de données numériques. Du fait que le système est conçu pour fonctionner pendant un mode de fonctionnement de croisière de l'aéronef, son fonctionnement est invalidé pendant d'autres modes, comme par exemple pendant des modes tactiques ou lorsque l'aéronef est dans une phase d'approche d'un atterrissage, pour éviter la possibilité d'avertissements erronés produits par les vi- tesses de rapprochement du sol relativement élevées qu'on rencontre dans de tels modes de fonctionnement Par consé- quent, le système d'avertissement est invalidé lorsque les armes sont armées et lorsque la vitesse-air de l'aéronef est inférieure à un niveau prédéterminé, comme par exemple 200 noeuds. la fonction d'invalidation est assurée par une paire de portes ET 22 et 24 Ia porte ET 22 reçoit un signal provenant du dispositif de commande d'armement des armes, 20, et elle invalide la porte 24 lorsque les armes sont armées. De plus, la porte 22 reçoit un signal provenant d'un compa- rateur de;rtesse-air 26, qui compare le signal de vitesse- air provenat de la source de signal de vitesse-air 18, telle qu'un calculateur de données relatives à l'air ou un indica- teur de vitesse-air, avec un signal de référence représe: ta- tif d'une vitesse-air de 200 noeuds, et qui prcdlit un signal indiquant si la vitesse-air est supérieure ou inférieure à noeuds De plus, la porte 22 reçoit un signal indiquant que le poids de l'aéronef n'est pas appliqué aux roues, de façon à ne valider le système que lorsque l'aéronef est en vol Un signal indiquant si le radioaltimètre est hors fonc- tion ou non est également appliqué à la porte 22 et il sert à invalider le système dans le cas o le radioaltimètre est défectueux. Si les armes ne sont pas armées et si la vitesse- air dépasse 200 noeuds, et en supposant que le radioaltimètre ne soit pas hors fonction et que l'aéronef soit en vol, la porte 22 applique un signal de validation à la porte ET 24 pour placer cette dernière sous la commande d'un comparateur de mode 28 et d'un comparateurd'altitude 30 Le comparateur d'altitude 30 reçoit des signaux représentatifs de l'altitude radioélectrique provenant du radioaltimètre 12, et il compare le signal d'altitude radioélectrique avec un signal de réfé- rence représentatif d'une altitude radioélectrique de 30 m. Si l'altitude radioélectrique dépasse 30 m, le comparateur d'altitude 30 applique un signal de validation à la porte 24, pour valider cette dernière et pour la placer sous la comman- de du comparateur de mode 28. Le comparateur de mode 28 a pour fonction de dé- clencher l'avertissement au cas o une condition de vol dangereuse existe On accomplit cette fonction en comparant l'altitude de l'aéronef audessus du sol, déterminée par le signal d'altitude radioélectrique provenant du radioaltimè- tre 12, avec le signal de vitesse de variation de l'altitude radioélectrique, reçu à partir du circuit de détermination de vitesse de variation 14 Aussi longtemps que la vitesse de rapprc -:-enz du sol n'est pas excessive -or l'-ltitude radioélecer-_ue à lacatelle l'aéronef -cle, auc avertisse- zent n'est produit, mais si la vitesse de rapprochement lu sol atteint une valeur indiquant une condition de vol dan- gereuse, le comparateur de mode applique un signal à la por- te 24 pour valider complètement cette porte, afin de produi- re un avertissement. Comme indiqué précédemment, -cour un aéronef ma- noeuvrant à basse altitude, l'avertissement doit ttre produit suffisamment tôt pour permettre au pilote d'effectuer une ac- tion correctrice De plus, l'avertissement doit être suffisam- ment spécifique pour indiquer exactement au pilote l'action spécifique qui doit être effectuée Par conséquent, il existe un générateur d'avertissement vocal 32 qui produit un tel avertissement spécifique et qui l'applique, directement ou indirectement, à un haut-parleur 37 ou à un autre transduc- teur approprié, pour transmettre l'avertissement vocal au pilote Dans le mode de réalisation représenté, le générateur d'avertissement vocal 32 fournit deux avertissements spéci- fiques Le premier avertissement est de préférence un aver- tissement du type "conseil", comme par exemple le mot "SOL" pour indiquer au pilote la nature du problème L'avertisse- ment "conseil" est produit par une section 34 du générateur 32 qui produit le mot "SOL" Le générateur 32 comporte en outre une seconde section 36 qui produit un second avertis- sement, comme par exemple "ATTENTION REMONTEZ" qui indique au pilote l'action exacte qui doit être effectuée pour éviter une situation dangereuse Le générateur 32 est représenté sous la forme d'un générateur ayant une section séparée pour chaque avertissement, mais un système pratique utiliserait un seul générateur dans lequel les deux avertissements sépa- rés seraient programmés. Le générateur d'avertissement 32 est commandé par la porte ET 24 ainsi que par un circuit de retard 38 et une porte ET 40 Lorsque la porte ET 24 génère un signal de dé- clenchement d'avertissement, ce signal est appliqué à la sec- tion "SOL" 34 du générateur 32 ainsi qu'à un circuit de re- tard 38 Ceci provoque la génération immédiate de l'avertis- sement "SOL" Le circuit de retard 38 retarde le signal pro- venant de la porte ET 24 d'une durée prédéterminée, par exem- ple 1,4 S dans le mode de réalisation considéré, qui est égale à la durée nécessaire pour-que le mot "SOL" soit répété deux fois Le circuit de retard 38 applique donc un signal à la porte 40 1,4 S après la génération du signal de déclenche- ment d'avertissement par la porte 34, ce qui fait fonctionner la porte 40 pour appliquer le signal de déclenchement à la section "ATTENTION REMONTEZ" 36 du générateur 32 Ceci provo- que la génération du signal "ATTENTION REYIONTEZ"' à la place de l'avertissement "SOL", après deux répétitions de l'aver- tissement "SOL". Le système conforme à l'invention répète donc deux fois le mot "SOI" pour informer le pilote de la position dangereuse spécifique qui existe S'il n'y a aucune réaction à cet avertissement au bout de 11,4 s l'avertissement "ATTEN- TION REMONTEZ" est généré pour informer le pilote de l'action correctrice spécifique qu'il doit effectuer. La partie hachurée du graphique de la figure 2 montre la relation qui doit exister entre l'altitude radio- électrique et la vitesse de rapprochement du sol, basée sur l'altitude radioélectrique, pour qu'un avertissement soit gé- néré Comme le montre la figure 2,-chaque fois que l'aéronef est à une altitude radioélectrique inférieure à 550 m et su- périeure à 30 m, un avertissement est généré chaque fois que la vitesse de rapprochement du sol dépasse 4500 m/mn La vi- tesse de rapprochement du sol exigée pour produire un aver- tissement diminue en fonction linéaire de l'altitude jusqu'à ce que, à 30 m d'altitude, un avertissement soit produit par une vitesse de rapprochement du sol qui n'est que d'environ 850 m/mn. L'enveloppe d'avertissement qui est représentée sur la fig:xe 2 a été optimisée pour les caractéristiques de fonctionne:ent et de vol d'un aéronef de chasse/attaque, com- me le Fairchild A 10, et elle est notablement différenti;e de l'enveloppe d'avertissement qu'on utilise pour un aéronef de transport Par exemple, du fait que l'aéronef de chasse/at- taque vole normalement en croisière à des altitudes de quel- ques centaines de mètres seulement, aucun avertissement n'est produit si l'aéronef vole à plus de 550 m au-dessus du-sol. De plus, du fait que les aéronefs de chasse/attaque sont no- tablement plus manoeuvrables que les aéronefs de transport, le système permet d'atteindre des vitesses de rapprochement du sol notablement plus élevées, avant qu'un avertissement soit donné Par exemple, à une altitude radioélectrique de 450 m, le système conforme à l'invention autorise une vites- se de rapprochement du sol d'environ 3800 m/mmin avant qu'un avertissement soit produit, tandis qu'un système conçu pour un aéronef de transport produirait un avertissement si la vitesse de rapprochement du sol dépassait 1070 m/min. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVEINDICATIONS 1 Système d'avertissement destiné à donner un aver- tissement au pilote d'un aéronef tactique si l'aéronef ré- sente une vitesse excessive de rapprochement par rapport au sol, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 20) des- tinés à fournir un signal représentatif de l'armement des armes de l'aéronef; des moyens ( 12, 14) destinés à fournir un signal représentatif de la vitesse de rapprochement du sol pour l'aéronef; des moyens ( 12) destinés à fournir un signal représentatif de l'altitude de l'aéronef au-dessus du sol; et des moyens ( 22, 24, 26, 28, 32, 37, 38, 40) qui fonctionnent sous la dépendance des moyens fournissant un signal d'armement des armes ( 20), des moyens fournissant un signal de vitesse de rapprochement du sol ( 12, 14) et des moyens fournissant un signal d'altitude au-dessus du sol ( 12), de façon à produire un avertissement si les armes de l'aéronef ne sont pas armées et si sa vitesse de rapproche- ment par rapport au sol est supérieure à une vitesse prédé- terminée qui est déterminée par l'altitude de l'aéronef au- dessus du sol. 2 Système d'avertissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 18) destinés à fournir un signal représentatif de la vites- se-air de l'aéronef, et en ce que les moyens fournissant le signal d'avertissement ( 22, 24, 26, 28, 32, 37, 38, 40) réa- gissent aux moyens fournissant le signal de vitesse-air ( 18) en validant la génération du signal d'avertissement unique- ment si la vitesse-air de l'aéronef dépasse une vitesse-air prédéterminée. 3 Système d'avertissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vitesse-air prédéterminée est approximativement de 200 noeuds. 4 Système d'avertissement selon la revendicaticn 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 30) destinés à empêcher la génération de l'avertissement lorsque l'aéronef,le une altitude i nrre environ 30:' au- dessus du J Yst C Me d'averlisse =ent selon la revenrdication 4, caractérisé en ce qu'il comtrend en ouftre des moyens ( 28) destinés à em'cher la génération de l'avertissement si l'aéronef vole à plus d'environ 550 m au-dessus du sol. 6 Système d'avertissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 28) destinés à produire l'avertissement si l'aéronef vole à moins de 550 m au-dessus du sol et avec une vitesse de raprroche- ment du sol supérieure à 4500 m/min. 7 Système d'avertissement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il ccmprend en outre des moyens ( 28) destinés à produire l'avertissement lorsque l'aéronef vole à environ 30 m au-dessus du sol et avec une vitesse de rappro- chement du sol supérieure à environ 850 m/min. 8 Système d'avertissement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de rapprochement du sol nécessaire pour produire l'avertissement varie en fonction linéaire de l'altitude, entre 30 m et 550 m. 9 Système d'avertissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à produire un signal représentatif de l'altitudede l'aéronef au-dessus du sol comprennent un radioaltimètre ( 12).