Brevet FR2853064A1 — publié le 20041001

I SYSTEME EMBARQUE DE GESTION DU VOL POUR AERONEF La présente invention concerne le paramétrage, par l'équipage d'un aéronef, d'un système embarqué de gestion du vol. Les équipements de vol d'un aéronef se répartissent en trois niveaux en fonction de leurs positions dans la chaîne d'actionnement des s plans mobiles et des moteurs. Le premier niveau est constitué des commandes de vol agissant directement sur les actionneurs des plans mobiles et des moteurs. Elles permettent le pilotage manuel. Le deuxième niveau est constitué du pilote automatique et/ou directeur de vol qui agissent sur les commandes de vol, directement pour le pilote automatique et par 10 l'intermédiaire du pilote pour le directeur de vol, et qui permettent au pilote d'asservir l'aérodyne sur une grandeur liée à la trajectoire de l'aérodyne: assiette, cap, pente, route, altitude, vitesse, écarts par rapport à des routes, etc.. Le troisième niveau est constitué du calculateur de gestion du vol qui agit sur le pilote automatique et/ou directeur de vol et qui permet au pilote de 15 tracer un plan de vol et de faire un suivi plus ou moins automatique du plan de vol adopté. L'équipage agit en direct sur les commandes de vol et dialogue avec le pilote automatique et/ou directeur de vol et avec le calculateur de gestion du vol par l'intermédiaire de quatre interfaces homme-machine: un écran primaire de pilotage PFD (acronyme provenant de l'anglo-saxon: "Primary Flight Display"). Cet écran PFD est souvent désigné par horizon artificiel. Il donne des indications sur l'attitude de l'aéronef par rapport à un repère terrestre et sur d'autres paramètres de vol important comme l'altitude, la 25 vitesse ascensionnelle, etc., - un écran de navigation ND (acronyme provenant de l'anglosaxon: "Navigation Display") qui renseigne sur la route suivie par l'aéronef, en affichant une carte aérienne plus ou moins détaillée de la région survolée, - un panneau de contrôle avec interrupteurs, boutons, afficheurs et voyants dit MCP (acronyme provenant de l'anglosaxon:"Module Control Panel") ou FCU (acronyme provenant de l'anglo-saxon:"Flight Control Unit") . Ce panneau de contrôle MCP/FCU généralement placé en bandeau à la base du pare-brise de la cabine de pilotage privilégie la facilité d'utilisation. Il sert à la commande du pilote automatique et/ou directeur de vol, ainsi qu'au contrôle de la façon d'agir du 5 calculateur de gestion du vol sur le pilote automatique et/ou directeur de vol. Comme il privilégie la facilité d'utilisation, il ne permet que la sélection et les paramétrages des principaux modes de fonctionnement du pilote automatique et/ou directeur de vol: maintien d'assiette, de cap, de pente, d'altitude, de 10 vitesse, de route ou d'écart par rapport à une route, etc. et - une console à clavier et écran, dite MCD ou MCDU (acronymes provenant de l'anglo-saxon:"Multi Purpose Control Unit"). Cette console MCD ressemble à une calculette ou à un agenda électronique. Elle est habituellement placée sur 15 l'accoudoir central d'une cabine de pilotage à deux postes de pilotage côte à côte. Elle privilégie la finesse de contrôle et est partagée entre le pilote automatique et/ou directeur de vol, le calculateur de vol et plus généralement tous les équipements de bord nécessitant des paramétrages, équipements qu'elle 20 permet de commander et de régler dans le détail. L'équipage l'utilise pour fournir, au calculateur de gestion du vol, les jalons dont il a besoin pour tracer le plan de vol. Le traçage d'un plan de vol par un calculateur de gestion du vol se fait à partir d'un squelette de trajectoire constitué de points tournants 25 associés à des contraintes diverses de cap, d'altitude, de vitesse, etc., introduits de manière explicite ou implicite par l'équipage au moyen de la console MCD. Par application de règles de construction programmées, le calculateur de gestion du vol construit une trajectoire à suivre, à partir d'un chaînage de segments reliant deux à deux les points tournants depuis le 30 point de départ jusqu'au point d'arrivée et de transitions en arc de cercle au niveau des points tournants pour les changements de cap entre segments. Dans les zones géographiques à un fort trafic aérien et aux abords des aéroports, la circulation aérienne est soumise à des réglementations dites procédures de navigation, limitant les possibilités de traçage d'une trajectoire et la façon de la parcourir. On distingue habituellement trois catégories de procédures de navigation: - les procédures de navigation dite SID (acronyme de l'anglosaxon:"Standard Instrument Departure") qui définissent les 5 trajectoires autorisées au décollage dans la zone de proximité d'un l'aéroport, - les procédures de navigation désignées par le terme anglosaxon "Airway" qui définissent des routes aériennes au-dessus d'un territoire, - les procédures de navigation dites STAR (acronyme de l'anglosaxon:"Standard Terminal Arrival Route") qui définissent les trajectoires autorisées à l'approche d'un aéroport. Ces catégories ne sont pas limitatives et ne sont données que comme exemple. Pour faciliter leur travail, les équipages des aéronefs ont à leur disposition, une base de données de navigation dite NavDB (acronyme de l'anglo-saxon:"Navigation Database"), embarquée, accessible du calculateur de gestion du vol, stockant dans des fichiers individuels aux noms des procédures de navigation que l'aéronef peut être amené à respecter dans 20 son espace habituel d'évolution, les jalons nécessaires au calculateur de gestion du vol pour tracer une portion de plan de vol conforme à la procédure de navigation visée. L'introduction par l'équipage des données de traçage d'un plan de vol dans le calculateur de gestion du vol, par l'intermédiaire de la console 25 MCD, peut se faire de manière plus ou moins globale. Elle peut consister: - soit en une simple sélection d'un plan de vol préprogrammé parmi un choix de plans de vol mémorisés, le plan de vol sélectionné pouvant faire l'objet d'une modification ponctuelle pour le faire mieux cadrer avec la mission de l'aéronef, 30 - soit en une sélection, d'un trajet de départ répondant à une procédure de navigation SID, suivie d'une sélection de routes menant à l'aéroport de destination et répondant à une ou plusieurs procédures de navigation Airway et d'une sélection d'un trajet d'arrivée STAR à l'aéroport de destination répondant 35 à une procédure de navigation Approche, - soit à entrer dans le détail, les différents points tournants et les contraintes associées, - soit encore en un mélange des différentes méthodes précitées. Lorsque l'équipage est amené à introduire une procédure de 5 navigation dans les données de traçage du plan de vol, il doit au préalable avoir repéré le nom de la procédure en question parmi les noms de toutes celles mises à sa disposition par la base de données de navigation NavDB. Ce repérage est facilité par la programmation de la console MCD qui, dans une telle situation, propose à l'équipage des choix possibles parmi les noms 10 des procédures répertoriées dans la base de données de navigation NavDB, après élimination, par un pré-tri, des procédures de navigation inapplicables en raison de leur type ou de la localisation de l'emplacement géographique à partir duquel la procédure doit être appliquée. Mais même réduit à une opération de choix parmi les noms de plusieurs procédures de navigation 15 affichés par la console MCD, le repérage d'une procédure de navigation à introduire dans les données de traçage du plan de vol peut poser des problèmes car les noms de procédure de navigation proposés à la sélection par la console MCD sont souvent peu parlants et obligent un équipage ne connaissant pas leurs significations à avoir recours à des cartes aériennes 20 ou à un annuaire de procédures de navigation. La présente invention a pour but de faciliter pour les équipages, les choix des procédures de navigation qu'ils sont amenés à faire lors du traçage d'un plan de vol par un calculateur de gestion du vol. Elle a pour objet un système embarqué de gestion du vol pour aéronef comportant un calculateur de gestion du vol couplé à une base de données de navigation, à un écran de navigation et à une console d'affichage et d'entrée de données, le calculateur de gestion du vol assurant 30 le traçage d'un plan de vol à partir de données introduites au moyen de la console d'affichage et d'entrée de données, la base de données de navigation renfermant les éléments de traçage nécessaires au calculateur de gestion du vol pour tracer des parties de plan de vol satisfaisant diverses procédures de navigation que l'aéronef peut être amené à respecter et la 35 console d'affichage et d'entrée de données se référant à des procédures de navigation par l'intermédiaire d'identifiants, remarquable en ce que, lorsqu'une procédure de navigation répertoriée dans la base de données de navigation est mentionnée par son identifiant sur la console d'affichage et d'entrée de données, le calculateur de gestion du vol fait apparaître sur 5 l'écran de navigation le tracé de la partie de plan de vol correspondant, indexé par l'identifiant de ladite procédure de navigation. Cet affichage, sur l'écran de navigation, du tracé .de la partie de plan de vol correspondant à une procédure de navigation, indexée par l'identifiant de la procédure de navigation doublant une mention de 10 l'identifiant de la procédure de navigation sur l'affichage de la console d'affichage et d'entrée de données permet à l'équipage, qui connaît l'orientation générale du plan de vol qu'il est en train de tracer, d'apprécier d'un coup d'oeil la procédure de navigation la plus adaptée parmi celles proposées sur l'affichage de la console MCD. Avantageusement, le calculateur de gestion du vol construit les parties de plan de vol, qui correspondent à des procédures de navigation et qu'il affiche sur l'écran de navigation, à partir des éléments de traçage contenus dans la base de données de navigation. Avantageusement, les tracés de parties de plan de vol qui 20 correspondent à des procédures de navigation et qui sont affichés sur l'écran de navigation sont extraits d'une banque d'images. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. 25 Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel: - une figure 1 représente la configuration habituelle d'un système de gestion du vol pour aéronef, et - une figure 2 représente un affichage sur une console MCD proposant un choix parmi plusieurs procédures de navigation de type SID et 30 l'image affichée en correspondance sur l'écran de navigation ND par un système de gestion du vol conforme à l'invention. Comme montré à la figure 1, un système embarqué de gestion du vol comporte un calculateur FMS de gestion du vol 10. Celui-ci échange des 35 informations diverses avec une base de données de navigation 11 et avec d'autres équipements 12 de l'aéronef, et communique avec l'équipage de l'aéronef par l'intermédiaire d'interfaces homme-machine parmi lesquels on trouve principalement: - un panneau de contrôle FCU 13 avec interrupteurs, boutons, 5 afficheurs et voyants permettant la sélection et le paramétrage des principaux modes de fonctionnement du calculateur FMS 10 et du pilote automatique et/ou directeur de vol sur lequel agit le calculateur FMS 10 mais qui n'est pas représenté pour ne pas surcharger inutilement la figurer, 10 - un écran primaire de pilotage PFD 14 utilisé pour afficher un horizon artificiel, et des paramètres de vol tels que l'altitude de l'aéronef, son assiette, son vecteur vitesse, une indication de mode de guidage, etc., - un écran de navigation ND 15 pour afficher des cartes, le plan 15 de vol, etc. - une console MCD d'affichage et d'entrée de données 16 disposant d'un clavier et d'un écran entouré de touches de fonction, et constituant l'instrument principal de dialogue avec le calculateur FMS 10. Le calculateur FMS 10 assiste l'équipage d'un aéronef dans la définition du plan de vol avant décollage et dans le suivi du plan de vol depuis le décollage jusqu'à l'atterrissage. Son assistance dans la définition du plan de vol consiste à simplifier pour l'équipage, le traçage, dans les plans horizontal et vertical, de la trajectoire que devra suivre l'aéronef pour remplir 25 sa mission en ramenant pour l'équipage cette opération de traçage, à la seule définition d'un squelette de trajectoire formé d'une succession de points tournants associés à des contraintes d'altitude, de vitesse, de cap ou autres. Lors de la préparation du plan de vol, l'équipage entre dans le calculateur FMS 10, au moyen de la console MCD 16, d'une manière 30 explicite ou implicite, les coordonnées géographiques des points tournants et les contraintes qui leur sont associées, et obtient du calculateur FMS 10 un plan de vol construit à partir d'un chaînage de segments reliant deux à deux les points tournants depuis le point de départ jusqu'au point de destination et d'arcs de cercle assurant les transitions de cap entre segments au niveau des points tournants, plan de vol qui est affiché sur l'écran de navigation ND pour permettre à l'équipage de vérifier sa pertinence. La console MCD 16 permet à l'équipage, d'introduire les données de traçage d'un plan de vol dans le calculateur FMS 10, soit au niveau 5 élémentaire des points tournants et des contraintes associées, soit au niveau intermédiaire des procédures de navigation qui permettent de rentrer dans le calculateur FMS 10 des séquences de données de traçage intéressant des portions du plan de vol stockées dans la base de données de navigation NavDB 11, soit encore, au niveau global du plan de vol lui- même en faisant 10 appel aux données de traçage d'un plan de vol déjà mémorisé. Lorsque l'équipage désire introduire une procédure de navigation dans les données de traçage d'un plan de vol, il active par actionnement du ou des boutons appropriés de la console MCD 16 un programme de saisie de procédure de navigation. Ce programme de saisie demande à être 15 renseigné sur la localisation géographique du point de mise en oeuvre de la procédure de navigation, aéroport, emplacement de balise, point de repère dûment mentionné sur une carte aérienne, etc., plus généralement, tout point répondant à la qualification anglo-saxonne de "waypoint" et sur le type de procédure de navigation concerné puis propose à l'affichage de la console 20 MCD 16 les noms des procédures de navigation répertoriées dans la base de données de navigation NavDB 11 ayant le type désiré et une zone d'application couvrant le point de mise en oeuvre indiqué par l'équipage. La figure 2 illustre, dans un carré 20, l'affichage de la console MCD 16 alors que l'équipage cherche à introduire dans les données de 25 traçage du plan de vol une procédure de navigation de type SID définissant une route au décollage depuis la piste 5 de l'aéroport LFBD (Bordeaux Mérignac). Cet affichage fait apparaître quatre procédures de navigation possibles, nommées respectivement, CGC3B, ENSA3B, ROYA3B, SAU3B. Chacune de ces procédures de navigation définit une trajectoire autorisée 30 par la réglementation aérienne pour quitter le voisinage de l'aéroport LFBD. La procédure de navigation CGC3B définit une trajectoire au décollage en direction de la balise CGC de Cognac localisée au nord de l'aéroport LFBD de Bordeaux Mérignac. La procédure ENSA3B définit une trajectoire au décollage en direction du waypoint ENSAC localisé au sud de l'aéroport 35 LFBD de Bordeaux Mérignac. La procédure de navigation ROYA3B définit une trajectoire au décollage en direction de la ville de Royan localisée au nord nord-ouest de l'aéroport LFBD de Bordeaux Mérignac. La procédure de navigation SAU3B définit une route au décollage en direction de la balise SAU de Sauveterre localisée au sud-est de l'aéroport LFBD de Bordeaux 5 Mérignac. Ces quatre trajectoires conduisent l'aéronef dans des directions très différentes. Il est évident que l'équipage de l'aéronef a intérêt à choisir celle qui laisse l'aéronef sur le cap qui se rapproche le plus de celui de sa destination finale mais les seuls noms des procédures de navigation apparaissant sur l'afficheur de la console MCD 16 ne lui permettent pas 10 d'orienter son choix. Il a pour cela besoin de connaître les trajectoires correspondantes et donc, s'il n'est pas de la région, de consulter une carte aéronautique ou un annuaire papier détaillant les procédures de navigation. On propose d'utiliser l'écran de navigation ND 15 lors de l'introduction des données de traçage du plan de vol par l'équipage pour i5 afficher les portions de plan de vol correspondant aux procédures de navigation dont les noms apparaissent sur l'affichage de la console MCD 16, en indexant ces portions de plan de vol par les noms des procédures de navigation auxquelles elles correspondent comme cela est montré à la figure 2 dans un cercle 30 représentant le contour de l'écran de navigation ND 15. 20 Lorsque l'équipage se voit proposé sur l'afficheur de la console MCDU 16 un choix parmi plusieurs procédures de navigation, il peut se tourner vers l'écran de navigation ND 15 (cercle 30 de la figure 2) pour voir les tracés des trajectoires correspondant aux diverses procédures de navigation proposées, décider de la plus avantageuse par son cap de sortie ou sa forme, et repérer 25 le nom de la procédure de navigation à laquelle elle correspond pour ensuite retourner à la console MCD 16 et sélectionner ladite procédure de navigation. Pour réaliser cet affichage sur l'écran de navigation ND 15, le calculateur FMS 10 doit connaître les choix de procédures de navigation 30 affichés par la console MCD 16. A partir de cette connaissance qu'il a déjà s'il est en charge du programme de saisie de données de traçage ou qui lui est communiquée par la console MCD 16 si celle-ci a la maîtrise du programme de saisie de données de traçage, le calculateur FMS 10 va chercher dans la base embarquée de données de navigation NavDB 11 les 35 éléments de traçage correspondant à chaque procédure de navigation mentionnée par son nom sur l'afficheur de la console MCD 16, trace les portions de plan de vol correspondantes et les affiche sur l'écran de navigation ND 15 en les indexant par les noms des procédures de navigation. En variante, les tracés des portions de plan de vol correspondant aux différentes procédures de navigation répertoriées dans la base embarquée de données de navigation NavDB 11 peuvent être stockés dans une banques d'images embarquée que le calculateur FMS 10 vient consulter en tant que de besoin. REVENDICATIONS 1. Système embarqué de gestion du vol pour aéronef comportant 5 un calculateur de gestion du vol (10) couplé à une base de données de navigation (11), à un écran de navigation (15) et à une console d'affichage et d'entrée de données (16), le calculateur de gestion du vol (10) assurant le traçage d'un plan de vol à partir de données introduites au moyen de la console d'affichage et d'entrée de données (16), la base de données de 10 navigation (11) renfermant les éléments de traçage nécessaires au calculateur de gestion du vol (10) pour tracer des parties de plan de vol satisfaisant diverses procédures de navigation que l'aéronef peut être amené à respecter et la console d'affichage et d'entrée de données (16) se référant à des procédures de navigation par l'intermédiaire d'identifiants, caractérisé 15 en ce que, lorsqu'une procédure de navigation répertoriée dans la base de données de navigation (1 1) est mentionnée par son identifiant sur la console d'affichage et d'entrée de données (16), le calculateur de gestion du vol (10) fait apparaître sur l'écran de navigation (15) le tracé de la partie de plan de vol correspondant, indexé par l'identifiant de ladite procédure de navigation. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur de gestion du vol (10) construit les tracés de parties de plan de vol, qui correspondent à des procédures de navigation et qu'il affiche sur l'écran de navigation (15), à partir des éléments de traçage contenus dans la 25 base de données de navigation (11). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur de gestion du vol (10) extrait d'une banque d'image, les tracés de parties de plan de vol qui correspondent à des procédures de navigation et 30 qu'il affiche sur l'écran de navigation (15).