Brevet FR2866422A1 — publié le 20050819

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de cal-cul d'au moins une vitesse de consigne pour un aéronef, en particulier un avion de transport militaire, qui est guidé à ladite vitesse de consigne suivant un plan de vol présentant au moins une contrainte de temps. Dans le cadre de la présente invention, on entend par contrainte de temps une contrainte qui oblige l'aéronef à rejoindre un point de vol particulier à un temps prédéterminé. Généralement, pour réaliser un tel procédé, on met en oeuvre de façon répétitive la suite d'étapes suivantes: a) on détermine le temps effectif auquel l'aéronef rejoint ledit point de vol particulier, en tenant compte de la vitesse de consigne actuelle; b) on calcule un intervalle de temps correspondant à la différence entre ledit temps prédéterminé et ledit temps effectif; c) on compare cet intervalle de temps à une durée de comparaison; et d) on remet à jour ladite vitesse de consigne que l'on applique à l'aéronef, dès que ledit intervalle de temps effectif devient supérieur à ladite durée de comparaison. Un tel procédé usuel de calcul (et de remise à jour) de la vitesse de consigne entraîne en général une remise à jour quasi permanente de ladite vitesse de consigne, notamment en raison de variations incessantes de paramètres internes et externes (à l'aéronef), qui sont utilisés de façon usuelle pour ce calcul, tels que les caractéristiques du vent en particulier. Ceci est d'autant plus vrai que la durée de comparaison est généralement réduite et correspond à quelques secondes de vol le plus souvent. Ce procédé connu nécessite donc une capacité de calcul importante et surtout entraîne une fluctuation permanente de la vitesse de consigne, ce qui est très pénalisant, puisque: d'une part, cette fluctuation entraîne une baisse de confort des passa- gers de l'aéronef, qui est piloté à ladite vitesse de consigne; et d'autre part, toute fluctuation rend nécessaire la remise à jour d'autres paramètres de prédiction qui dépendent de ladite vitesse de consigne. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un procédé de calcul (et de remise à jour) d'au moins une vitesse de consigne pour un aéronef qui est guidé à ladite vitesse de consigne suivant un plan de vol présentant au moins une contrainte de temps qui contraint l'aéronef à rejoindre un point de vol particulier à un temps prédéterminé, procédé qui permet de réduire considérablement le nombre de remises à jour de la vitesse de consigne. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé selon lequel: a) on détermine le temps effectif auquel l'aéronef rejoint ledit point de vol particulier, en tenant compte de la vitesse de consigne actuelle; b) on calcule un intervalle de temps correspondant à la différence entre ledit temps prédéterminé et ledit temps effectif; c) on compare cet intervalle de temps à une durée de comparaison; et d) on remet à jour ladite vitesse de consigne que l'on applique à l'aéronef, si ledit intervalle de temps est supérieur à ladite durée de comparaison, est remarquable en ce que l'on détermine la distance effective entre la position actuelle de l'aéronef et ledit point de vol particulier, et en ce que ladite durée de comparaison est variable et dépend de ladite distance effective de manière à diminuer au moins en partie lorsque ladite distance effective diminue. Ainsi, grâce à la variation de la durée de comparaison, en fonction de la distance effective, on réduit le nombre de remises à jour de la vi- tesse de consigne. De plus, la remise à jour n'est réalisée que lorsqu'elle est effectivement nécessaire. En effet, lorsque l'aéronef est éloigné du point de vol particulier assujetti à ladite contrainte de temps, on prévoit une distance de comparaison plus importante (en général de plusieurs dizaines de secondes), ce qui a pour conséquence de relâcher la limite qui déclenche la remise à jour de ladite vitesse de consigne et réduit donc le nombre de remises à jour. En revanche, lorsque l'aéronef se rapproche dudit point de vol particulier, on resserre la limite qui déclenche la remise à jour (en général à quelques secondes, comme dans le procédé usuel pré- cité) de manière à réaliser toutes les remises à jour nécessaires, afin que l'aéronef atteigne bien ledit point de vol particulier audit temps prédéterminé (et ceci à une très petite marge près). De façon avantageuse, lorsque ladite distance effective: est supérieure à une première distance, ladite durée de comparaison présente une première valeur constante; est inférieure à une seconde distance qui est inférieure à ladite première distance, ladite durée de comparaison présente une seconde valeur constante qui est inférieure à ladite première valeur constante; et est comprise entre lesdites première et seconde distances, ladite durée de comparaison varie progressivement de ladite première valeur cons- tante à ladite seconde valeur constante. Dans ce cas, avantageusement: ladite seconde distance correspond à la distance parcourue par l'aéronef pendant une durée prédéterminée à vitesse maximale; et/ou lorsque ladite distance effective est comprise entre ladite première dis-tance et une troisième distance qui est supérieure à ladite première dis-tance, ladite durée de comparaison correspond à ladite première valeur et, lorsque ladite distance effective est supérieure à ladite troisième dis-tance, on ne remet pas à jour ladite vitesse de consigne. Dans un mode de réalisation préféré, ladite durée de comparaison varie en fonction de ladite distance effective: suivant une première courbe de convergence, lorsque l'aéronef doit décélérer; et suivant une seconde courbe de convergence, lorsque l'aéronef doit accélérer, lesdites première et seconde courbes de convergence formant un cône de convergence. De préférence, ledit cône de convergence est asymétrique, c'est-à-dire présente au moins en partie des valeurs différentes selon que I'aéro- nef est en retard ou en avance par rapport à la contrainte de temps. Cette caractéristique permet de prendre en compte les capacités différentes de l'aéronef à accélérer et à décélérer, respectivement. De façon avantageuse, au moins l'un des paramètres définissant ledit cône de convergence dépend au moins de l'une des caractéristiques suivantes: la capacité de l'aéronef à accélérer; la capacité de l'aéronef à décélérer; et le type dudit plan de vol (par exemple un plan de vol pour un vol à basse altitude). Par ailleurs, selon l'invention, à l'étape d), après une remise à jour de la vitesse de consigne, on remet également à jour au moins un paramètre de prédiction (tel que la quantité de carburant disponible par exemple), en utilisant ladite vitesse de consigne ainsi remise à jour. La présente invention concerne également un dispositif de calcul d'au moins une vitesse de consigne pour un aéronef qui est guidé à ladite vitesse de consigne suivant un plan de vol présentant au moins une contrainte de temps qui contraint l'aéronef à rejoindre un point de vol particulier à un temps de vol prédéterminé. Selon l'invention, ledit dispositif du type comportant: des premiers moyens pour déterminer le temps effectif auquel l'aéronef rejoint ledit point de vol particulier, en tenant compte de la vitesse de consigne actuelle; des deuxièmes moyens pour calculer un intervalle de temps corres- pondant à la différence entre ledit temps prédéterminé et ledit temps ef- fectif; des troisièmes moyens pour comparer cet intervalle de temps à une du- rée de comparaison; et des quatrièmes moyens pour remettre à jour ladite vitesse de consigne que l'on applique à l'aéronef, si ledit intervalle de temps est supérieur à ladite durée de comparaison, est remarquable en ce qu'il comporte de plus: des cinquièmes moyens pour déterminer la distance effective entre la position actuelle de l'aéronef et ledit point de vol particulier; et des sixièmes moyens reliés auxdits troisièmes moyens, pour déterminer ladite durée de comparaison qui est variable et qui dépend de ladite dis- tance effective de manière à diminuer au moins en partie lorsque ladite distance effective diminue. En outre, avantageusement: ledit dispositif comporte de plus des septièmes moyens pour remettre à jour au moins un paramètre de prédiction, en utilisant une vitesse de consigne remise à jour; et/ou lesdits quatrièmes moyens prévoient le maintien de l'aéronef légèrement en avance, pour garder une marge pour le calcul. 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 le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention. Les figures 2 à 5 sont des graphiques montrant des courbes de convergence permettant de bien expliquer la présente invention. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à calculer au moins une vitesse de consi- gne VC pour un aéronef A, en particulier un avion de transport militaire, qui est guidé à ladite vitesse de consigne VC suivant un plan de vol pré- sentant au moins une contrainte de temps qui contraint ledit aéronef A à rejoindre un point de vol particulier PO à un temps prédéterminé TO. Ledit dispositif de calcul 1 qui est, par exemple, intégré dans (ou associé à) un système de gestion de vol de type FMS ("Flight Manage-ment System" en anglais) embarqué sur l'aéronef A, comporte de façon usuelle: des moyens 2 pour déterminer le temps effectif Teff auquel l'aéronef A rejoint ledit point de vol particulier P0, en tenant compte de la vitesse de consigne VC actuelle; des moyens 3 qui sont reliés par une liaison 4 auxdits moyens 2, pour calculer un intervalle de temps At correspondant à la différence entre ledit temps prédéterminé TO et ledit temps effectif Teff et tel que At=TO- Teff. Ainsi, lorsque At est positif (c'est-à-dire lorsque TO est su- périeur à Teff), l'aéronef A est en avance par rapport audit temps pré- déterminé TO (puisqu'il rejoint dans les conditions actuelles le point particulier PO à un temps Teff qui est inférieur audit temps TO) de sorte que ledit aéronef A doit alors décélérer pour pouvoir respecter ladite contrainte de temps. En revanche, lorsque At est négatif (et TO est infé- rieur à Teff), l'aéronef A est en retard et doit accélérer s'il veut respec- ter la contrainte de temps; des moyens 5 qui sont reliés par une liaison 6 auxdits moyens 4, pour comparer cet intervalle de temps At à une durée de comparaison DC; et des moyens 7 qui sont reliés par une liaison 8 auxdits moyens 5, pour remettre à jour de façon usuelle ladite vitesse de consigne VC que l'on applique à l'aéronef A, si ledit intervalle de temps effectif At est supérieur à ladite durée de comparaison DC. Lesdits moyens 7 peuvent transmettre la vitesse de consigne VC ainsi remise à jour, à l'aide d'une liaison 9A, à des dispositifs utilisateurs non représentés. Selon l'invention, ledit dispositif 1 comporte de plus: des moyens 10 pour déterminer la distance effective deff entre la position actuelle Pl de l'aéronef A et ledit point de vol particulier PO; et des moyens 11 qui sont reliés par une liaison 12 auxdits moyens 10, pour déterminer (selon une manière particulière conforme à l'invention) ladite durée de comparaison DC et la transmettre par une liaison 13 auxdits moyens 5. Plus précisément, selon l'invention, ladite durée de comparaison DC est variable et dépend de ladite distance effective deff de manière à diminuer au moins en partie lorsque ladite distance effec- tive deff diminue, comme précisé ci-dessous. Grâce au calcul de la durée de comparaison DC et à sa variation en fonction de la distance effective deff, comme précisé ci-dessous, on réduit le nombre de remises à jour de la vitesse de consigne VC. De plus, la remise à jour n'est réalisée que lorsqu'elle est effectivement nécessaire. En effet, lorsque l'aéronef A est éloigné dudit point de vol particulier PO assujetti à ladite contrainte de temps, ladite distance de comparaison DC est plus importante, ce qui a pour conséquence de relâcher la limite qui déclenche la remise à jour. En revanche, lorsque l'aéronef A se rapproche dudit point de vol particulier P0, ladite limite qui déclenche la remise à jour est resserrée de manière à pouvoir réaliser toutes les remises à jour nécessaires. s De plus, lesdits moyens 2 déterminent le temps effectif Teff au-quel l'aéronef A rejoint ledit point de vol particulier P0, à l'aide de la consigne de vitesse VC calculée ou remise à jour précédemment et reçue desdits moyens 7 par une liaison 9B, et à l'aide de ladite distance effective deff entre la position actuelle Pl de l'aéronef A et ledit point de vol particulier P0, reçue desdits moyens 10 par une liaison 14. En outre, lesdits moyens 11 déterminent la durée de comparaison qui est utilisée par les moyens de comparaison 5, à partir d'un dia-gramme: qui est représenté sur les figures 2 à 5; qui est prédéterminé ; qui comporte des courbes de convergence Cl et C2 indiquant des va-leurs de durée de comparaison DC en fonction de valeurs de distance effective deff; et qui est enregistré dans une base de données 15 reliée par une liaison 16 auxdits moyens Il, ainsi qu'à partir de ladite distance effective deff reçue desdits moyens 10. Comme on peut le voir sur la figure 2, à une distance effective deff1 dudit point de vol particulier P0, l'intervalle de temps Atl est inférieur à la durée de comparaison DC (de sorte qu'aucune remise à jour de la vitesse de consigne VC est nécessaire), et ceci jusqu'à une distance effective deff2, à laquelle une telle remise à jour doit être réalisée, sinon ledit intervalle de temps Atl deviendrait supérieur à ladite durée de comparai-son DC. A la suite de cette remise à jour, on obtient un intervalle de temps Ott qui ne nécessite plus aucune remise à jour jusqu'audit point de vol particulier PO (où deff est nul). La figure 3 illustre une situation similaire à celle de la figure 2, avec des rafales de vent permanentes et très fortes, mises en évidence par une flèche 17 qui ont pour effet de faire augmenter rapidement l'inter- valle de temps At de sorte que des remises à jour successives sont nécessaires à des distances deff3, deff4 et deff5, jusqu'audit point particulier P0. Bien entendu, les rafales de vent peuvent avoir pour conséquence que l'aéronef A soit, soit en avance, soit en retard, par rapport à la contrainte de temps. C'est pourquoi on prévoit deux courbes de convergence Cl et C2, comme représenté sur la figure 4. La courbe de convergence Cl correspond au cas où l'aéronef A doit décélérer et la courbe de convergence C2 correspond au cas où l'aéronef A doit accélérer, afin de respecter ladite contrainte de temps. Elles correspondent donc à des signes différents de l'intervalle de temps At (signe positif pour la courbe de convergence Cl, signe négatif pour la courbe de convergence C2). Les deux courbes de convergence Cl et C2 forment un cône de convergence 18. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 4: des premières rafales de vent 17A peuvent entraîner une remise à jour de la vitesse de consigne VC à une distance deff6, telle que l'aéronef A doit décélérer; et des secondes rafales de vent 17B peuvent entraîner des remises à jour de la vitesse de consigne VC à des distances deff7 et deff8, telles que l'aéronef A doit accélérer. Dans un mode de réalisation préféré, ledit cône de divergence 18 est tel que lorsque ladite distance effective deff: est supérieure à une première distance dl, ladite durée de comparaison DC présente une première valeur constante DC1A, DC1B; est inférieure à une seconde distance d2 qui est inférieure à ladite première distance dl, ladite durée de comparaison DC présente une seconde valeur constante DC2A, DC2B; et - est comprise entre ladite première distance dl et ladite seconde dis- tance d2, ladite durée de comparaison DC varie progressivement de la-dite première valeur constante DC1A, DC1B à ladite seconde valeur constante DC2A, DC2B. L'écart entre dl et d2 est de préférence impor- tant, pour éviter des changements trop brusques des limites de compa- raison. Ladite seconde distance d2 correspond de préférence à la distance parcourue par l'aéronef A pendant une durée prédéterminée, par exemple 2 minutes, à vitesse maximale. Cette seconde distance d2 définit la limite, à partir de laquelle la contrainte de temps doit être totalement respectée par l'aéronef A. En outre, dans un mode de réalisation particulier, lorsque ladite distance effective deff est comprise entre ladite première distance dl et une troisième distance d3 qui est supérieure à ladite première distance dl, ladite durée de comparaison correspond à ladite première valeur DC1A, DC1 B, et, lorsque ladite distance effective deff est supérieure à ladite troisième distance d3, le dispositif 1 ne remet pas à jour ladite vitesse de consigne VC, puisque l'aéronef A se trouve encore trop loin du point de vol particulier P0. A titre d'illustration, par exemple lorsque le plan de vol comporte une trajectoire de vol à basse altitude, on peut utiliser les valeurs suivantes: dl = 150 NM (mile nautique), environ 278 km (kilomètres) ; d2= 10 NM, environ 18 km; d3 =200, environ 370 km; DC2A = 5 secondes; et - DC2B = 5 secondes. Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, ledit cône de convergence 18 est asymétrique, comme représenté sur les figures 4 et 5, c'est-à-dire qu'il prend en compte des valeurs différentes selon que l'aéronef A est en retard ou en avance par rapport à la contrainte de temps. Ainsi, les premières valeurs constantes DC1 A et DC1B prennent des va-leurs différentes, par exemple respectivement 60 secondes et 30 secondes. Cette dernière caractéristique permet de tenir compte des capacités différentes de l'aéronef A à accélérer (courbe de convergence C2) et à décélérer (courbe de convergence Cl). Une accélération est bien entendu plus difficile à réaliser et plus coûteuse qu'une décélération. Par ailleurs, au moins l'un des paramètres définissant ledit cône de convergence 18 dépend au moins de l'une des caractéristiques suivantes: la capacité de l'aéronef A à accélérer; la capacité de l'aéronef A à décélérer; et le type de plan de vol. Par ailleurs, le dispositif 1 conforme à l'invention comporte de plus des moyens 19 qui sont reliés par une liaison 9C auxdits moyens 7, pour remettre à jour au moins un paramètre de prédiction (tel que la quantité de carburant disponible à bord de l'aéronef A audit point de vol particulier P0), en utilisant la vitesse de consigne VC remise à jour. Le dispositif 1 conforme à l'invention est particulièrement bien approprié à être utilisé sur un aéronef A volant le long d'un plan de vol qui présente au moins une section de vol à basse altitude, puisque, dans un tel cas, une remise à jour de la vitesse de consigne VC entraîne à chaque fois une remise à jour de la trajectoire verticale de ladite section de vol à basse altitude, ce qui nécessite une capacité de calcul et un temps de cal- cul élevés. Par conséquent, la réduction du nombre de remises à jour obtenue grâce audit dispositif 1 est très intéressante dans cette application. De préférence, dans une telle application, on maintient l'aéronef A légèrement en avance pour garder une marge pour le calcul, en cas de remise à jour de ladite vitesse de consigne VC qui entraîne une remise à jour de la trajectoire verticale. Pour ce faire, on peut utiliser l'expression sui-vante: VCcommande = VCthéorique + AVC, lorsque la distance deff est supé-5 rieure ou égale à la distance d2, dans laquelle AVC représente une valeur prédéterminée qui est fonction des caractéristiques de l'aéronef et qui est choisie de préférence dans l'intervalle [1 NM; 5 NM] [environ [1,8 km; 9 km]). REVENDICATIONS 1. Procédé de calcul d'au moins une vitesse de consigne pour un aéronef (A) qui est guidé à ladite vitesse de consigne suivant un plan de vol présentant au moins une contrainte de temps qui contraint l'aéronef (A) à rejoindre un point de vol particulier à un temps prédéterminé, pro- cédé selon lequel: a) on détermine le temps effectif auquel l'aéronef (A) rejoint ledit point de vol particulier, en tenant compte de la vitesse de consigne actuelle; b) on calcule un intervalle de temps (At) correspondant à la différence en- tre ledit temps prédéterminé et ledit temps effectif; c) on compare cet intervalle de temps (At) à une durée de comparaison (DC) ; et d) on remet à jour ladite vitesse de consigne que l'on applique à l'aéronef (A), si ledit intervalle de temps (At) est supérieur à ladite durée de comparaison (DC), caractérisé en ce que l'on détermine la distance effective (deff) entre la position actuelle (P1) de l'aéronef (A) et ledit point de vol particulier, et en ce que ladite durée de comparaison (DC) est variable et dépend de ladite distance effective (deff) de manière à diminuer au moins en partie lorsque ladite distance effective (deff) diminue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque ladite distance effective (deff) : est supérieure à une première distance (dl), ladite durée de comparai- son (DC) présente une première valeur constante (DC1A, DC1B) ; est inférieure à une seconde distance (d2) qui est inférieure à ladite première distance (dl), ladite durée de comparaison (DC) présente une seconde valeur constante (DC2A, DC2B) qui est inférieure à ladite première valeur constante (DC1A, DC1B) ; et est comprise entre lesdites première et seconde distances (dl, d2), la-dite durée de comparaison (DC) varie progressivement de ladite première valeur constante (DC 1 A, DC1B) à ladite seconde valeur constante (DC2A, DC2B). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite seconde distance (d2) correspond à la dis-tance parcourue par l'aéronef (A) pendant une durée prédéterminée à vitesse maximale. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, lorsque ladite distance effective (deff) est comprise entre ladite première distance (dl) et une troisième distance (d3) qui est supérieure à ladite première distance (dl), ladite durée de comparaison (DC) correspond à ladite première valeur (DC 1 A, DC1B), et en ce que, lorsque ladite distance effective (deff) est supérieure à ladite troisième dis- tance (d3), on ne remet pas à jour ladite vitesse de consigne. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite durée de comparaison (DC) varie en fonction de ladite distance effective (deff) : suivant une première courbe de convergence (Cl), lorsque l'aéronef (A) doit décélérer; et suivant une seconde courbe de convergence (C2), lorsque l'aéronef (A) doit accélérer, lesdites première et seconde courbes de convergence (Cl, C2) formant un cône de convergence (18). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit cône de convergence (18) est asymétrique. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'au moins l'un des paramètres définissant ledit cône de convergence (18) dépend au moins de l'une des caractéristiques suivantes: la capacité de l'aéronef (A) à accélérer; la capacité de l'aéronef (A) à décélérer; et le type dudit plan de vol. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape. d), après une remise à jour de la vitesse de consigne, on remet à jour au moins un paramètre de prédiction en utilisant ladite vitesse de consigne. 9. Dispositif de calcul d'au moins une vitesse de consigne pour un aéronef (A) qui est guidé à ladite vitesse de consigne suivant un plan de vol présentant au moins une contrainte de temps qui contraint l'aéronef (A) à rejoindre un point de vol particulier à un temps prédéterminé, ledit dispositif (1) comportant: des premiers moyens (2) pour déterminer le temps effectif auquel l'aéronef (A) rejoint ledit point de vol particulier, en tenant compte de la vitesse de consigne actuelle; des deuxièmes moyens (3) pour calculer un intervalle de temps (st) correspondant à la différence entre ledit temps prédéterminé et ledit temps effectif; des troisièmes moyens (5) pour comparer cet intervalle de temps (At) à une durée de comparaison (DC) ; et des quatrièmes moyens (7) pour remettre à jour ladite vitesse de consigne que l'on applique à l'aéronef (A), si ledit intervalle de temps (At) est supérieur à ladite durée de comparaison (DC), caractérisé en ce qu'il comporte de plus: des cinquièmes moyens (10) pour déterminer la distance effective (deff) entre la position actuelle (P1) de l'aéronef (A) et ledit point de vol particulier; et - des sixièmes moyens (11) reliés auxdits troisièmes moyens (5), pour déterminer ladite durée de comparaison (DC) qui est variable et qui dé- pend de ladite distance effective (deff) de manière à diminuer au moins en partie lorsque ladite distance effective (deff) diminue. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des septièmes moyens (19) pour remettre à jour au moins un paramètre de prédiction, en utilisant une vitesse de consigne remise à jour. 1 1. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que lesdits quatrièmes moyens (7) prévoient le maintien de l'aéronef (A) légèrement en avance, pour garder une marge pour le cal- cul. 12. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 9 à 1 1. 13. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) susceptible de mettre en oeuvre le procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 8.