Brevet FR2774760A1 — publié le 19990813

La présente invention concerne un indicateur de contrôle de la trajectoire d'un aéronef dans un plan horizontal. Plus particulièrement, elle permet la présentation au(x) pilote(s) d'une symbologie innovatrice de contrôle de la trajectoire de l'aéronef dans un plan horizontal qui facilite, de par sa conception, sa compréhension et son intégration avec les autres informations de pilotage fournies au(x) pilote(s) . Dans le cadre de l'activité de pilotage des aéronefs, les membres d'équipage ont à leur disposition sur la planche de bord, en complément de l'instrumentation primaire de vol (vitesse, altitude, assiette, etc . ...), un certain nombre d'indicateurs leur permettant d'assurer un contrôle de la trajectoire de l'aéronef dans un plan horizontal. Ces indicateurs, quelle que soit la technologie mise en oeuvre pour les réaliser (instruments électro-mécaniques ou écran de visualisation), sont constitués le plus souvent d'une rose des caps circulaire présentant le cap magnétique ou géographique de l'aéronef sur laquelle sont rapportés, en fonction de la phase de vol considérée, différents types d'informations de contrôle. Pendant les phases de vol aux instruments, des informations de déviation par rapport à la trajectoire théorique prévue (plan de vol, ou radiale sélectionnée par rapport à un moyen de radionavigation par exemple) sont utilisées par le pilote en tant qu'aide à la navigation ; I'indicateur reçoit alors le nom d'indicateur de situation horizontale. Pour les hélicoptères, pendant les phases de vol stationnaire (ou proches du vol stationnaire), des informations de vitesses sol horizontales, respectivement vitesse sol longitudinale, suivant l'axe de l'appareil et vitesse sol latérale perpendiculaire à l'axe de l'appareil (VX et VY), sont utilisées pour faciliter l'acquisition et le maintien du vol stationnaire suivant un cap donné ; I'indicateur reçoit alors le nom d'indicateur de vol stationnaire. Dans tous les cas, ces informations sont donc représentées classiquement sur un ou des cadrans circulaires représentatifs de la rose des caps citée ci-dessus. De plus, dans le cas de la mise en oeuvre de ces indicateurs au travers de systèmes de visualisation EFIS (Electronic Flight Instrument System), ces différentes utilisations peuvent correspondre à différents modes de fonctionnement de l'écran dédié à la fonction de navigation. En outre, avec l'avènement d'écrans de visualisation de grandes dimensions, des solutions juxtaposant ces modes de visualisation dédiés à la fonction de navigation sous les instruments primaires de vol au sein d'un même écran ont vu le jour de manière à optimiser la place utilisée en planche de bord et à diminuer l'effort de "balayage" entre les instruments, mais en posant le problème de la ségrégation des informations en fonction de leur type (plan vertical ou horizontal). La présente invention a pour but de fournir au(x) pilote(s), sur un écran de visualisation, une indication de contrôle de trajectoire de l'aéronef dans le plan horizontal, plus compréhensible et mieux intégrée au reste de l'instrumentation (en particulier l'instrumentation primaire de vol liée principalement au plan vertical) que les indicateurs usuels. A cet effet, I'indicateur de contrôle de la trajectoire d'un aéronef dans un plan horizontal, comportant - des capteurs fournissant des informations de références de position et de contrôle de trajectoire relatives audit aéronef, - des moyens de traitement des informations fournies par lesdits cap teurs, - des moyens d'affichage des signaux fournis par lesdits moyens de trai tement présentant sur un écran de visualisation . un symbole matérialisant la position de l'aéronef, dont les prolonge ments désignent les axes longitudinal X-X et transversal Y-Y de l'aé ronef, une rose des caps mobile en rotation autour dudit symbole, est remarquable, selon l'invention, en ce que ladite rose des caps présente une déformation suivant au moins l'un desdits axes longitudinal X X et transversal Y-Y. De préférence, ladite rose des caps présente une déformation suivant ledit axe longitudinal X-X, impartissant à celle-ci une forme d'ellipse dont le grand axe est formé par ledit axe transversal Y-Y, le facteur de déformation suivant ledit axe longitudinal X-X pouvant être, avantageusement, sensiblement égal à 0,5. Ainsi, on obtint - un effet de perspective horizontale qui rend évident le rôle de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal de l'indicateur, - une diminution significative de l'encombrement de l'indicateur, - une augmentation de la précision de lecture du cap de l'aéronef; ces avantages étant développés et précisés par la suite. Par ailleurs, lesdits moyens de traitement des informations fournies par lesdits capteurs comprennent notamment - un système de références fournissant le cap de l'aéronef, - un système de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal fournis sant la position actuelle et les vitesses sol horizontales de l'aéronef, ainsi que la trajectoire prévisionnelle de ce dernier, - un calculateur assurant la transformation des données physiques four nies par lesdits systèmes en données adaptées à l'affichage sur un écran, et - un générateur de symboles. De plus, ladite rose des caps est susceptible de se déplacer en rotation autour dudit symbole fixe représentatif de l'aéronef, les graduations de la rose des caps défilant devant un index fixe situé sur l'axe longitudinal X-X de l'aéronef et matérialisant un rayon de la rose des caps; les informations de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal étant présentées à l'intérieur de la surface définie par ladite rose des caps. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation de l'indicateur selon l'invention, présentant aussi bien un exemple d'architecture avionique relatif à l'invention qu'un exemple d'agencement, sur un écran de visualisation de planche de bord d'un aéronef, du cadran ou rose des caps selon la présente invention. La figure 2 est une représentation schématique agrandie de la rose des caps elliptique selon l'invention. En regard de la figure 1, I'indicateur 1 de contrôle de la trajectoire d'un aéronef dans un plan horizontal comporte - un système de références primaires 2 fournissant, à partir de capteurs 3, par mesure de champ magnétique terrestre, par exemple, le cap de l'aéronef sous forme numérique, - un système de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal 4 fournis sant, par calcul sur la base de capteurs de positionnement GPS ou iner tiels 5 (ou de moyens de radionavigation), la position actuelle et les vi tesses sol horizontales de l'aéronef, ainsi que la trajectoire prévision nelle de ce dernier (plan de vol) sous forme numérique, - un calculateur numérique 6 assurant la transformation des données physiques précédentes en données adaptées à l'affichage sur un écran, - un générateur de symboles 7 (ou machine à tracer) permettant de ma térialiser sur l'écran, à partir des informations fournies par le calcula teur de transformation 6, les caractéristiques graphiques de la symbo logie propre à l'invention, - un écran de visualisation 8 (ou éventuellement plusieurs tels écrans) de l'image présentée au(x) pilote(s) de l'aéronef. Cela fournit au(x) pilote(s) de l'aéronef une base d'informations de pilotage privilégiée, présentée sur la planche de bord sous la forme d'une image symbolique, au sein de laquelle sont incluses les informations de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal dont les caractéristiques de présentation font en particulier l'objet de la présente invention. Selon la présente invention, le générateur de symboles de pilotage 7, recevant des informations en provenance de différents capteurs, en particulier ceux relatifs aux mesures du cap de l'aéronef, des vitesses sol horizontales et de contrôle de trajectoire, affiche sur l'écran de visualisation 8, à côté d'informations 9 relatives à la vitesse, I'altitude et l'assiette (horizon artificiel) de l'aéronef, les informations de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal sous forme d'une rose des caps elliptique 10 décrite plus en détail en regard de la figure 2. Plus précisément, la rose des caps 10 est susceptible de se déplacer en rotation autour d'un symbole fixe 11, représentatif de l'aéronef, les graduations 12 de la rose des caps 10 défilant devant un index fixe 13 situé sur l'axe X-X correspondant à l'axe longitudinal de l'aéronef symbolisé en 11 et matérialisant un rayon de la rose des caps 10 (on notera que l'axe Y-Y est représentatif de l'axe orthogonal à l'axe X-X, soit l'axe transversal de l'aéronef). Par ailleurs, les informations de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal sont présentées à l'intérieur de la surface 14 définie par la rose des caps 10. Un exemple de telles informations est représenté sur la fi gure 2 et décrit en détail ci-après. II est cependant bien entendu que de telles informations dépendent du type d'indicateur que l'on veut mettre en oeuvre. Ainsi, sur la figure 2, on a représenté le cas de l'indicateur de situation horizontale (vol de croisière) déjà cité, mais le cas de l'indicateur de vol stationnaire, également déjà cité, pourrait être aussi envisagé. Comme on le voit sur la figure 2, ces informations comportent - une indication 15 dite "de course", c'est-à-dire une sélection de cap du pilote qui sert de référence gne, en référence à une échelle angulaire représentée par les cercles 17. L'écart entre deux cercles 17 représentant, dans cet exemple, 50, I'écart angulaire indiqué est dans ce cas de 2,50 par rapport à la situa tion de consigne ; la situation actuelle étant déterminée par des moyens de navigation. On voit bien, sur la figure 2, que la rose des caps 10 a subi une déformation suivant l'axe X-X (flèche F), transformant la représentation circulaire habituelle de la rose des caps en une représentation elliptique, dont la valeur du facteur de déformation est fonction de l'effet de perspective recherché, un facteur de déformation sensiblement égal à 0,5 pouvant fournir un bon compromis pour ce type d'indicateur. II est à noter que la déformation décrite ci-dessus (application d'un facteur de déformation constant sur le seul axe X-X) a été proposée, à titre d'exemple, car elle fournit l'effet désiré de manière satisfaisante tout en offrant une mise en oeuvre très simple et accessible aux générateurs de symboles classiques actuels. II est bien évident que des transformations plus complexes (déformation sur les deux axes simultanément avec gestion des lignes de fuite) basées sur des techniques de visualisation 3D permettant d'aboutir à des effets de perspective plus saisissants pourraient être mises en oeuvre le cas échéant. Par rapport au principe de présentation classique, la présente invention apporte donc les intérêts et avantages suivants - un effet de perspective horizontale qui rend évident le rôle de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal de l'indicateur. En outre, cet effet permet de bien mieux démarquer les indicateurs situés au-dessus qui présentent essentiellement une situation verticale dans le cas d'une symbologie groupant sur un même écran les instruments primaires de vol et l'indicateur de contrôle de trajectoire dans un plan horizontal, - une diminution significative (fonction du facteur de déformation) de l'encombrement de l'indicateur, dans le sens vertical dans l'exemple illustré (axe X-X), ce qui est particulièrement intéressant dans le cadre de la conception de symbologies compactes groupant sur un même écran les instruments primaires de vol et les indicateurs de contrôle de trajectoire dans un plan horizontal, - une augmentation de la précision de lecture du cap de l'aéronef lié à l'effet de dilatation de la résolution induit par la déformation suivant l'axe X-X dans la partie centrale de la rose des caps. REVENDICATIONS 1. Indicateur de contrôle de la trajectoire d'un aéronef dans un plan horizontal, comportant - des capteurs (3, 5) fournissant des informations de références de posi tion et de contrôle de trajectoire relatives audit aéronef, - des moyens de traitement (2, 4, 6, 7) des informations fournies par lesdits capteurs (3, 5), - des moyens d'affichage des signaux fournis par lesdits moyens de trai tement présentant sur un écran de visualisation (8) . un symbole (lui) matérialisant la position de l'aéronef, dont les pro longements désignent les axes longitudinal (X-X) et transversal (Y-Y) de l'aéronef, une rose des caps (10) mobile en rotation autour dudit symbole, caractérisé en ce que ladite rose des caps (10) présente une déformation suivant au moins l'un desdits axes longitudinal (X-X) et transversal (Y-Y). 2. Indicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite rose des caps (10) présente une déformation suivant ledit axe longitudinal (X-X), impartissant à celle-ci une forme d'ellipse dont le grand axe est formé par ledit axe transversal (Y-Y). 3. Indicateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le facteur de déformation suivant ledit axe longitudinal (X-X) est sensiblement égal à 0,5. 4. Indicateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement des informations fournies par lesdits capteurs (3, 5) comprennent - un système de références (2) fournissant le cap de l'aéronef, - un système de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal (4) four nissant la position actuelle et les vitesses sol horizontales de l'aéronef, ainsi que la trajectoire prévisionnelle de ce dernier, - un calculateur (6) assurant la transformation des données physiques fournies par lesdits systèmes en données adaptées à l'affichage sur un écran, et - un générateur de symboles (7). 5. Indicateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite rose des caps (10) est susceptible de se déplacer en rotation autour dudit symbole fixe (11) représentatif de l'aéronef, les graduations (12) de la rose des caps (10) défilant devant un index fixe (13) situé sur l'axe longitudinal (X-X) de l'aéronef et matérialisant un rayon de la rose des caps (10). 6. Indicateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les informations de contrôle de trajectoire dans le plan horizontal sont présentées à l'intérieur de la surface (14) définie par ladite rose des caps (10).