Brevet FR2548788A1 — publié le 19850111

La présente invention concerne de façon générale les systèmes d'avertissement de proximité du sol, et elle porte plus particulièrement sur un système d'avertissement de proximité du sol pour un aéronef du type produi5 sant des avertissements qui comprennent des avertissements de vitesse excessive de rapprochement du sol et de descente excessive audessous d'un faisceau de radioalignement de descente, dans lequel les critères nécessaires pour produire un avertissement de vitesse de rapprochement exces10 sive du sol sont modifiés lorsque l'aéronef est dans un faisceau de radioalignement de descente, pour minimiser les avertissements intempestifs. On connaît des systèmes d'avertissement de proximité du sol, comprenant des systèmes qui produisent 15 des avertissements lorsque la vitesse à laquelle un aéronef se rapproche du sol est excessive, et lorsque l'aéronef est au-dessous d'un faisceau de radioalignement de descente. Les brevets des E U A né 3 715 718, 3 934 221, f 20 3 934 922, 3 944 968 et 3 958 219 décerivent des systèmes caractéristiques qui produisent un avertissement lorsque la vitesse de rapprochement du sol est excessive Les brevets des E U A n 3 925 751 et 3 947 809 décrivent des exemples de systèmes qui réagissent à un faisceau de radioalignement de descente en produisant un avertissement lorsque l'aéronef descend excessivement audessous du radioalignement de descente Le brevet des E U A no 3 946 358 décrit un exemple d'un système qui produit des avertissements concernant diverses conditions de vol dan30 gereuses, parmi lesquelles une vitesse excessive de rapprochement du sol et une descente excessive au-dessous du radioalignement de descente Tous les brevets précités ont été cédés à la demanderesse et sont incorporés ici par référence. Bien que les dispositifs décrits dans les brevets précités fonctionnent effectivement de façon satisfaisante dans la plupart des situations, les systèmes d'avertissement de rapprochement excessif du sol ont néanmoins tendance à produire des avertissements erronés, ou intempes5 tifs, dans certaines circonstances, comme au cours d'approches normales avec les systèmes ILS pour certains aéroports qui sont entourés de montagnes, comme par exemple les aéroports de St Johns à Terre-Neuve, de Zurich en Suisse, de Lisbonne au Portugal et de Madrid en Espagne. Bien que beaucoup d'efforts aient été consentis pour tenter de résoudre le problème précité des avertissements intempestifs, ces efforts ont porté essentielle*ment sur des modifications de l'enveloppe d'avertissement et des modifications des circuits de traitement de signal, 15 comme des modifications de limiteurs de vitesse et de filtres conçus de façon à empêcher que le système ne produise des avertissements erronés au cours d'approches vers des aéroports particuliers Aucune solution satisfaisante n'a cependant été trouvée, du fait que de telles modifications 20 tendent à réduire le temps d'avertissement que procure le système dans des situations potentiellement dangereuses. 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 25 de l'art antérieur. Un autre but de l'invention est de procurer un système d'avertissement de proximité du sol qui réduise notablement le nombre d'avertissements intempestifs de rapprochement excessif du sol qui sont produits au cours d'appro30 ches d'atterrissages, sans réduire les temps d'avertissement que procure le système lorsqu'il existe réellement des conditions de vitesse excessive de rapprochement du sol. Un autre but encore de l'invention est de procurer un système d'avertissement de proximité du sol qui con35 trôle le faisceau de radioalignement de descente et qui mo- difie les critères d'avertissement exigés pour produire un avertissement de vitesse excessive de rapprochement du sol lorsque l'aéronef est dans une approche utilisant le système ILS et n'est pas notablement au-dessous du radio5 alignement de descente. On a trouvé que dans de nombreux aéroports, en particulier ceux entourés par des montagnes, l'angle du faisceau de radioalignement de descente de l'ILS est tel qu'une approche normale sur le faisceau de radioalignement 10 de descente conduit à des vitesses de rapprochement du sol qui pénètrent dans l'enveloppe diavertissement du système d'avertissement de vitesse de rapprochement excessive du sol, bien que l'approche sur le faisceau de radioalignement de descente procure un dégagement suffisant par rap15 port au sol pour éviter une condition de vol dangereuse. Ainsi, aussi longtemps que l'aéronef reste à l'intérieur du faisceau de radioalignement de descente, il est dans des conditions d'approche de sécurité et un système très sensible d'avertissement de vitesse excessive de rapproche20 ment du sol, conçu pour produire des avertissements pendant d'autres phases de vol, est inutile Par conséquent, il est possible de désensibiliser le système d'avertissement de vi-tesse excessive de rapprochement du sol aussi longtemps que l 1 aéronef reste dans le faisceau de radioalignement de des25 cente, sans compromettre la sécurité. En conséquence, un mode de réalisation préféré de l'invention procure un système d'avertissement-de proximité du sol qui comporte un système d'avertissement de vitesse excessive de rapprochement du sol qui est normalement 3, maintenu dans une condition de fonctionnement sensible pour assurer des temps d'avertissement maximaux dans des phases de vol autres que celles au cours desquelles l'aéronef est en approche ou en atterrissage sous la commande d'un faisceau de radioalignement de descente d'ILS Le système compor35 te en outre un circuit qui détecte la présence du faisceau de radioalignement de descente d'ILS et qui désensibilise le système d'avertissement de vitesse de rapprochement du sol lorsque le faisceau de radioalignement de descente est détecté et lorsque l'aéronef n'est pas notablement au-des5 sous du radioalignement de descente. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique fonctionnel 10 de système d'avertissement de proximité du sol conforme à l'invention; la figure 2 est un graphique qui montre comment on peut modifier les critères d'avertissement de vitesse excessive de rapprochement du sol, en modifiant la limita15 tion de vitesse de variation relative au signal de vitesse de variation de l'altitude radioélectrique lorsque l'aéronef est sur le radioalignement de descente; et les figures 3 et-4 sont des graphiques qui montrent comment les enveloppes d'avertissement sont modifiées 20 par la modification des vitesses de variation prises comme limites, conformément à la figure 2. On va maintenant considérer les dessins et en particulier la figure 1 qui représente un système d'avertissement de proximité du sol conforme à l'invention, dési25 gné de façon générale par la référence 10 Dans un but d'illustration, le système 10 conforme à l'invention est représenté sur la figure 1 sous la forme d'un schéma synoptique fonctionnel ou logique comprenant une série de portes, de comparateurs et d'éléments analogues; il faut cependant 30 noter que la réalisation réelle de la logique peut être autre que celle représentée sur la figure 1, et diverses réalisations numériques et analogiques sont possibles Les signaux qu'utilise le système d'avertissement décrit comprennent des signaux représentatifs de l'altitude radioélectri35 que et de sa vitesse de variation, de l'altitude barométri- que et de sa vitesse de variation (ceci n'est pas représenté sur la figure 1), un signal représentatif de l'écart de l'aéronef par rapport au faisceau de radioalignement de descente, et des signaux indiquant la position des volets de l'aéronef ?insi que divers signaux de validité Du fait qu'on peut obtenir la vitesse de rapprochement du sol à partir de la vitesse de variation de l'altitude radioélectrique seule (figure 1) ou à partir de la vitesse de variation de l'altitude radioélectrique modifiée par la 10 vitesse de variation de l'altitude barométrique (h dans le brevet des E U A no 3 934 221), on notera que l'expression "vitesse de rapprochement du sol" est prise dans un sens qui englobe à la fois une vitesse de rapprochement du sol correspondant à l'altitude radioélectrique et une vitesse de variation radioélectrique modifiée par un signal de vitesse de variation barométrique Selon le type d'aéronef dans lequel le système d'avertissement est installé, les signaux peuvent provenir d'instruments individuels tels qu'un récepteur de radioalignement de descente 12 (figure 1), un radioaltimètre 14, un circuit de détermination de la vitesse de variation de l'altitude radioélectrique, 16, et d'un élément de circuit discret indiquant la position des volets, ou bien ils peuvent provenir d'un bus de données numériques (non représenté) dans certains aéronefs plus 25 récents. Le système 10 conforme à l'invention comprend un systême d'avertissement qui produit un avertissement dans le cas ou la vitesse de rapprochement du sol est excessive compte tenu de l'altitude à laquelle l'aéronef vole Pour 30 remplir cette fonction, il existe un comparateur de vitesse de rapprochement du sol, 18, qui compare la vitesse de variation de laltitude radioélectrique, provenant du circuit de détermination de la vitesse de variation de l'altitude radioélectrique 16 (et facultativement une vitesse de variation de l'altitude barométrique, ce qui n'est pas représenté sur la figure 1) avec l'altitude au-dessus du sol qui est déterminée par le signal provenant du radioaltimètre 14, et ce comparateur produit un signal de déclenchement d'avertissement chaque fois que la vitesse de rapprochement du sol est excessive compte tenu de l'altitude à laquelle l'aéronef vole Le signal de déclenchement d'avertissement est appliqué à un générateur d'avertissement de vitesse excessive de rapprochement du sol, 20, qui applique de préférence un avertissement vocal à un transducteur 22, 10 directement ou indirectement, pour fournir au pilote de l'aéronef un avertissement vocal indiquant une condition de vitesse excessive de rapprochement du sol Un système utilisable pour le comparateur de vitesse de rapprochement du sol 18 est représenté sur la figure 1 du brevet 15 des E U A n 3 934 221 précité. Le système 10 comprend en outre un comparateur de radioalignement de descente 24 qui compare un signal provenant du récepteur de radioalignement de descente 12 et représentatif d'un écart de radioalignement de descen20 te, avec le signal qui provient du radioaltimètre 14, fournissant un signal représentatif de l'altitude de l'aéronef au-dessus du sol, et ce comparateur produit un signal de déclenchement d'avertissement de radioalignement de descente si l'aéronef descend excessivement au25 dessous du radioalignement de descente Le signal de déclenchement de radioalignement de descente est appliqué à un générateur d'avertissement de radioalignement de descente 26 qui applique au transducteur 22 un avertissement vocal indiquant une descente excessive au-dessous du radio30 alignement de descente Un système utilisable pour le comparateur de radioalignement de descente 24 est représenté sur la figure 2 du brevet des E U A n 3 947 809 incorporé précédemment par référence, et un tel système produit un avertissement de type "conseil" et un avertissement de type 35 "ordre", comme il est représenté sur la figure 1 du brevet 7 2548788 3 947 809 précité, en fonction de l'importance de l'écart au-dessous du radioalignement de descente. Conformément à une caractéristique importante de l'invention, on modifie les critères utilisés par le comparateur de vitesse de rapprochement du sol 18 pour générer le signal de déclenchement d'avertissement, lorsque l'aéronef est dans le faisceau de radioalignement de descente Il existe ainsi une porte ET 28 qui contrôle le récepteur de radioalignement de descente 12 pour détermii O ner si un signal de radioalignement de descente valide est reçu, ainsi que d'autres signaux de validation, comme un signal de validation d'ILS et un signal RADIOAL BRUYANT, qui est obtenu par filtrage du signal de radioalignement de descente et qui indique que le signal de radioaligne15 ment de descente n'est pas bruyant La porte 28 contr 8 le en outre un signal provenant de la sortie du comparateur de radioalignement de descente 24 qui est appliqué à cette porte par l'intermédiaire d'un inverseur 30, pour appliquer à la porte ET 28 un signal NON AVERT RADIOAL. 20 qui indique que l'aéronef n'est pas excessivement audessous du radioalignement de descente Le signal de sortie de la porte ET 28 est appliqué au comparateur de vitesse de rapprochement du sol 18, commodément par l'intermétiaire d'une porte OU 32, afin de pouvoir modifier les 25 critères pour la détermination du moment auquel un avertissemenxf de vitesse excessive de rapprochement du sol doit être généré Les critères sont modifiés chaque fois qu'un signal de radioalignement de descente valide est reçu, que le signal de radioalignement de descente n'est 30 pas bruyant, que l'ILS est en fonction et qu'aucun avertissement de radioalignement de descente n'est généré, comme l'indique le signal NON AVERT RADIOAL Le signal que la porte ET 28 applique au comparateur de vitesse de rapprochement du sol 18 (par l'intermédiaire de la porte O Ut 32) a pour fonction de modifier les critères d'avertis- 8 2548788 sement exigés pour produire un avertissement, afin que le système devienne moins sensible et réduise la probabilité de génération d'un avertissement erroné. Le brevet des E U A n 3 934 221, incorporé précédemment par référence, montre sur sa figure i un système approprié pour le comparateur de vitesse de rapprochement du sol, 18 Lorsqu'on utilise un tel système, on peut appliquer le signal de sortie de la porte OU 32 à l'entrée du limiteur de vitesse de variation 10 qui est 10 désigné par FLAPS (volets) sur la figure 1 du brevet 3 934 221 précité Ainsi, lorsque l'aéronef est en approche à l'intérieur du faisceau de radioalignement de descente, les critères de génération d'un signal d'avertissement de vitesse de rapprochement du sol sont modifiés par 15 rapport à la condition "volets rentrés" qui est représentée sur la figure 2 du brevet 3 934 221, pour donner les critères représentés dans la configuration "volets sortis" du brevet 3 934 221, afin d'empêcher effectivement l'apparition d'avertissements au-dessus d'altitudes radioélectri20 ques d'environ 215 à 275 m, ou environ 241 m dans le système représenté dans le brevet n 3 934 221 On peut également appliquer à la porte OU 32 un signal représentatif de la configuration "volets sortis", pour modifier de façon similaire les critères d'avertissement En outre, bien qu'il 25 soit commode de modifier les critères exigés pour que le comparateur de vitesse de rapprochement du sol 18 génère un signal de déclenchement d'avertissement en changeant simplement les critères pour les faire passer des exigences d'avertissement en configuration "volets rentrés" à celles 30 de la configuration "volets sortis", il faut noter qu'on peut modifier les critères d'une manière autre que celle décrite précédemment, et qu'on peut les optimiser pour minimiser les avertissements intempestifs qui se produisent au cours d'approches vers des aéroports entourés de montagnes. 35 Un procédé qu'on a trouvé particulièrement effi- cace pour modifier les critères d'avertissement du mode d'avertissement de vitesse excessive de rapprochement du sol, consiste à modifier les limites de vitesse de variation du limiteur de vitesse de variation de l'altitude radioélectrique 10 (brevet 3 934 221), comme il est représenté sur la figure 2 Par exemple, dans des conditions de croisière normales, lorsque les volets de l'aéronef sont rentrés et-lorsque l'aéronef n'est pas dans le faisceau de radioalignement de descente, les limites de vites10 se de variation sont celles représentées par la courbe A avec le limiteur de vitesse de variation, par exemple le limiteur de vitesse de variation 10 du brevet 3 934-221, réglé de façon à limiter le signal de vitesse de variation de l'altitude à des valeurs qui sont comprises par exemple entre des vitesses de descente de 610 m/min et 1250 m/min. Dans le graphique de la figure 2, on considère qu'une vitesse de rapprochemaent du sol positive, basée sur l'altitude radioélectrique, correspond à une vitesse de descente. Cependant, si les volets de l'aéronef sont sor20 tis, ou si l'aéronef est dans le faisceau de radioalignement de descente, indépendamment de la position desvoletsle signal de sortie du limiteur de vitesse de variation 10 est modifié pour limiter le signal de vitesse de variation à des valeurs comprises par exemple entre des vitesses de des5 cente de 915 m/min et 278 m,/mn De plus, les courbes C et D montrent respectivement la modification des limites de vitesse de variation lorsque l'aéronef est au-dessous du niveau de 61 m par rapport au sol, et pour l'extension de vitesse-air avec les volets rentrés L'extension de vitesseS:O air, ou extension de Mach, augmente la sensibilité du système d'avertissement de vitesse de rapprochement du sol en fonction de la vitesse-air, comme le montre la figure 3. La figure 3 montre l'enveloppe d'avertissement, ou les critères nécessaires pour produire un avertissement de 35 vitesse excessive de rapprochement du sol dans les condi- tions suivantes: l'aéronef est en croisière, ses volets ne sont pas sortis et il n'est pas dans le faisceau de radioalignement de descente Dans ces conditions, l'avertissement de vitesse de rapprochement du sol est donné au-dessous de 503 m lorsque l'aéronef vole à Mach 0,35 ou moins, en cas de pénétration dans l'enveloppe définie par les lignes 100 et 102 Dans le mode de réalisation qui est représenté, un avertissement vocal tel que "SOL" est émis deux fois, et il est suivi par un avertis10 sement "REDRESSEZ", en cas de pénétration dans l'enveloppe précitée Au-dessus d'une vitesse de Mach 0,35, jusqu'à une vitesse de Mach 0,45, l'enveloppe d'avertissement est étendue jusqu'à 747 m, comme le montre la ligne 104, pour donner des temps d'avertissement accrus à des vitesses 15 plus élevées. Cependant, si l'aéronef est dans le faisceau de radioalignement de descente, la protection que procure le diagramme représenté sur la figure 3 est inutile et peut même produire des avertissements intempestifs Le système conforme à l'invention est donc désensibilisé Si on désensibilise le système en modifiant les limites de vitesse de variation du limiteur 10 (brevet 3 934 221), comme le montre la figure 2, on obtient l'enveloppe d'avertissement qui est représentée sur la figure 4 Ainsi, lorsque l'aé25 ronef est dans le faisceau de radioalignement de descente (ou lorsque ses volets sont sortis), un avertissement tel qu'un avertissement vocal "SO'L" est produit chaque fois que l'aéronef pénètre dans l'enveloppe d'avertissement qui est définie par la région hachurée 106 de la figure 4 Ainsi, 30 en limitant l'altitude à laquelle l'avertissement est déclenché à une valeur ne dépassant pas environ 215 m à 275 m audessus du sol, ou 241 m comme il est représenté sur la figure 4, on élimine, ou tout au moins on réduit notablement, les avertissements intempestifs qui se produisent pendant une approche d'un atterrissage L'élimination des avertisse- il 2548788 ments au-dessous d'altitudes d'environ 60 m au-dessus du sol, comme il est représenté sur la figure 4, élimine également les avertissements intempestifs lorsque l'aéronef est sur le point de se poser. On a en outre trouvé qu'il était utile de mettre hors fonction le système d'avertissement de dégagement insuffisant par rapport au sol, du type couramment appelé "mode 4 B", et décrit dans les brevets des E U A 3 936 796, 4 944 968 et 4 030 065, cédés à la demanderesse et incor10 pores ici par référence En particulier, si l'aéronef est dans le faisceau de radioalignement de descente et si le train d'atterrissage est sorti, le mode couramment appelé mode 4 B, décrit dans les brevets précités, qui est le mode de dégagement insuffisant par rapport au sol avec le train 15 d'atterrissage sorti, serait mis hors fonction dans les conditions suivantes: le train d'atterrissage est sorti, l'aéronef est sur le radioalignement de descente et il ne s'écarte pas excessivement au-dessous du faisceau de radioalignement de descente. Il va de soi aue de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Système d'avertissement de proximité du sol pour un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 18, 20) qui réagissent à un signal représentatif de l'altitude de l'aéronef au-dessus du sol et à un signal représentatif de la vitesse de rapprochement du sol pour l'aéronef en générant un avertissement lorsque la vitesse de rapprochement du sol est excessive d'après un ensemble de critères prédéterminés, compte tenu de l'altitude 10 à laquelle l'aéronef vole; des moyens ( 24, 26) qui réagissent à un faisceau de radicalignement de descente en générant un avertissement si l'aéronef s'écarte excessivement du radioalignement de descente; et des moyens ( 28, , 32) destinés à modifier l'ensemble de critères prédé15 terminé lorsque le faisceau de radioalignement de descente est détecté et lorsque l'aéronef ne s'est pas écarté excessivement du radioalignement de descente. 2 Système d'avertissement de proximité du sol selon la revendication 1, caractérisé en ce que les critè20 res prédéterminés sont modifiés de façon à rendre les moyens d'avertissement de vitesse de rapprochement du sol ( 18, 20) moins sensibles lorsque le faisceau de radioalignement de descente est détecté et lorsque l'aéronef n'est pas descendu excessivement au-dessous du radioalignement de 25 descente. 3 Système d'avertissement de proximité du sol selon la revendication 2, caractérisé en ce que les critères prédéterminés sont modifiés de façon à réduire l'altitude maximale à laquelle un avertissement peut être généré lors30 que le faisceau de radioalignement de descente est détecté et lorsque l'aéronef n'est pas descendu excessivement audessousdu radioalignement de descente. 4 Système d'avertissement de proximité du sol selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'altitude 35 maximale est réduite à environ 215 à 275 m au-dessus du sol. Système d'avertissement de proximité du sol selon la revendication 2, caractérisé en ce que les feny-s d'avertissement de vitesse de rapprochement du sol ( 18, 20) comprennent des moyens destinés à limiter les valeurs maximale et minimale du signal de vitesse de rapprochement du sol, et des moyens destinés à modifier l'une au moins de ces valeurs maximale et minimale pour modifier l'ensemble de critères prédéterminé. 6 Système d'avertissement de proximité du sol 10 ( 10) comprenant des moyens ( 18, 10, 22) destinés à avertir le pilote d'un aéronef d'une vitesse de rapprochement excessive du sol, d'après un ensemble de critères d'avertissement prédéterminé, et des moyens ( 12) pour détecter un faisceau de radioalignement de descente, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 18, 28, 32) qui fonctionnent sous la dépendance des moyens de détection de faisceau de radioalignement de descente ( 12) en modifiant l'ensemble de critères d'avertissemcnt prédéterminé lorsque le faisceau de radioalignement de descente est détecté. 2 f D 7 Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de modification de critères d'avertissement; ( 18, 28, 32) comprennent des moyens destinés à limiter l'altitude maximale à laquelle l'avertissement de vitesse de rapprochement du sol peut être donné. 8 Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de modification de critères d'avertissement ( 18, 28, 32) ccmprennent des moyens destinés à limiter à environ 215 à 275 m audessus du sol l'altitude maximale à laquelle un avertissement de vitesse de rapprochement 30 du sol peut être donné. 9 Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de modification de critères d'avertissement comprennent des moyens ( 24, 30) destinés à déterminer si l'aéronef s'écarte excessivement du radioalignement de descente, et à modifier les critères prédéterminés uniquement 14 2548788 si l'aéronef n'est pas descendu excessivement au-dessous du radioalignement de descente. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de modification de critères d'avertissement ( 18, 28, 32) comprennent des moyens destinés à modifier la vitesse maximale de rapprochement du sol à laquelle réagissent les moyens d'avertissement de vitesse excessive de rapprochement du sol.