Brevet FR2883650A1 — publié le 20060929

La présente invention concerne un procédé et un système d'aide au pilotage d'un avion, lors d'une manoeuvre entraînant une augmentation de l'assiette de l'avion, par exemple lors d'une rotation. Dans le cadre de la présente invention, on entend par rotation une manoeuvre de l'avion, en particulier d'un avion de transport, qui entraîne une augmentation de l'angle d'assiette lors d'une phase de décollage. La présente invention peut également s'appliquer aux manoeuvres suivantes: une remise des gaz au cours d'une phase d'approche ou un arrondi lors d'une phase d'atterrissage. On sait qu'un tel système d'aide au pilotage peut comporter: un ensemble de sources d'informations, dont une source d'informations qui détermine une assiette courante de l'avion; une unité de calcul qui est reliée audit ensemble de sources d'informations; et un dispositif de visualisation tête haute, de type HUD ("Head-Up Display" en anglais, c'est-à-dire affichage tête haute), qui est relié à la-dite unité de calcul et qui est susceptible de présenter, sur un écran de visualisation, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins une échelle d'assiette et un moyen d'indication (réfé- rence avion) associé à ladite échelle d'assiette et indiquant ladite as- siette courante de l'avion. Il est connu de présenter, de plus, sur ledit écran de visualisation, un repère situé en général entre + 10 et + 15 sur l'échelle d'assiette, que le pilote vient aligner sur ladite référence avion de façon à obtenir, par exemple dans le cas d'une rotation, l'assiette souhaitée en fin de rotation. Cette manière connue de fournir des informations au pilote présente plusieurs inconvénients. En particulier: la zone de l'échelle d'assiette correspondante étant située en dehors du champ d'affichage lorsque l'avion présente une assiette nulle, le pilote ne voit pas ledit repère au moment de l'initiation de la rotation. Cela in-duit souvent un dépassement de la valeur d'assiette souhaitée, en rai-son d'une apparition ultérieure trop rapide dudit repère dans le champ d'affichage de l'écran de visualisation; le pilote est obligé de regarder la partie haute du champ d'affichage de manière à surveiller l'apparition dudit repère, ce qui peut l'amener à négliger le maintien de la trajectoire de l'avion sur le centre de la piste; et le balayage visuel est peu optimal. En effet, le pilote regarde tout d'abord en bas lors du roulage, ensuite en haut lors de la rotation, puis de nouveau en bas après la rotation (car il utilise le vecteur vitesse et le guidage qui lui est associé lors de la montée initiale). La présente invention concerne un procédé permettant de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que l'on réalise, de façon automatique et répétitive, la suite d'étapes suivantes: a) on prend en compte une première valeur d'assiette de l'avion; b) on détermine l'assiette courante de l'avion; c) on détermine un écart d'assiette, en soustrayant ladite première valeur d'assiette à ladite assiette courante; et d) on présente sur un écran de visualisation d'un dispositif de visualisation tête haute, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins une ligne d'horizon et un premier moyen d'indication qui indi- que ledit écart d'assiette. Ainsi, grâce à son mode de détermination, et comme précisé ci-dessous, ledit premier moyen d'indication est présenté sous ladite ligne d'horizon, c'est-à-dire dans la zone (vers le bas) où se porte naturellement le regard du pilote pour gérer le contrôle latéral de l'avion. De préférence, on présente ledit premier moyen d'indication sur une échelle d'assiette, sur laquelle est également présenté un second moyen d'indication indiquant ladite assiette courante de l'avion. Dans un premier mode de réalisation, ladite première valeur d'assiette correspond à une valeur d'assiette optimale en fin de manoeuvre, o par exemple en fin de rotation. Ainsi, pour que l'avion présente à la fin de la manoeuvre ladite valeur d'assiette optimale prescrite, il suffit de faire correspondre ledit premier moyen d'indication (indiquant ladite valeur d'assiette optimale) et ladite ligne d'horizon. En outre, avantageusement, à l'étape d), on présente de plus sur l'écran de visualisation un symbole de protection contre une collision arrière ("tailstrike" en anglais). Dans un second mode de réalisation, ladite première valeur d'assiette correspond à la valeur minimale entre, d'une part, une valeur optimale d'assiette en fin de manoeuvre (qui est en général constante) et, d'autre part, une valeur d'assiette de protection contre une collision arrière (qui est en général variable). Dans le cadre de la présente invention, on entend par collision arrière la collision de la queue de l'avion avec le sol lorsque l'assiette de l'avion atteint une valeur trop importante. Ainsi, ce: second mode de réalisation intègre une fonction de prévention d'une collision arrière, comme précisé ci-dessous. De préférence, lors d'une phase de décollage de l'avion, ladite va-leur minimale correspond: à ladite valeur d'assiette de protection, qui est constante, lorsque l'avion roule au sol; à ladite valeur d'assiette de protection, qui devient variable et croissante, lorsque le train d'atterrissage principal de l'avion quitte le sol, et ceci jusqu'à ce que cette valeur d'assiette de protection devienne égale à ladite valeur optimale d'assiette; et à ladite valeur optimale d'assiette, ensuite. En outre, dans une variante de réalisation particulière appliquée au premier mode de réalisation précité, on présente ledit premier moyen d'indication à une position fixe sur ledit écran de visualisation, et on présente ladite ligne d'horizon de façon mobile. Ainsi, le pilote doit amener ladite ligne d'horizon mobile (en augmentant l'assiette de l'avion) sur ledit premier moyen d'indication fixe, pour effectuer la manoeuvre de manière à obtenir ladite valeur d'assiette optimale en fin de manoeuvre. La présente invention permet de résoudre les différents problèmes précités. En effet: ledit premier moyen d'indication reste en permanence dans le champ d'affichage de l'écran de visualisation, ce qui permet au pilote d'anticiper l'arrêt de l'augmentation d'assiette; ledit premier moyen d'indication est affiché dans la zone (sur la piste, donc sous la ligne d'horizon) où le regard du pilote se porte naturelle- ment pour gérer le contrôle latéral de l'avion; et la surveillance est aisée et continue, car le vecteur vitesse (que le pilote suit lors de la montée initiale) émerge de l'horizon. En outre, comme indiqué précédemment, grâce à la prise en compte dans le second mode de réalisation précité de ladite valeur de pro-tection en assiette (dans la définition dudit premier moyen d'indication), on obtient de plus une fonction de prévention de collision arrière. La présente invention concerne également un système d'aide au pilotage pour un avion, ledit système comportant: un ensemble de sources d'informations, comprenant au moins une source d'informations qui détermine une assiette courante de l'avion; une unité de calcul qui est reliée audit ensemble de sources d'informations; et un dispositif,de visualisation tête haute, qui est relié à ladite unité de calcul et qui est susceptible de présenter, sur un écran de visualisation, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins une ligne d'horizon. Selon l'invention: ledit système comporte de plus: É un premier moyen pour transmettre une première valeur d'assiette; et É un second moyen pour déterminer un écart d'assiette, en sous-trayant ladite première valeur d'assiette à ladite assiette courante; et ledit dispositif de visualisation présente, de plus, sur ledit écran de visualisation, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins un premier moyen d'indication indiquant ledit écart d'assiette. De façon avantageuse, ledit dispositif de visualisation est formé de manière à présenter de plus, sur ledit écran de visualisation, une échelle d'assiette et un second moyen d'indication qui est associé à ladite échelle d'assiette et qui indique l'assiette courante de l'avion. Dans un mode de réalisation particulier, ledit système comporte également un moyen d'entrée permettant à un opérateur d'entrer (dans ledit système) Eu moins une valeur susceptible d'être transmise comme première valeur d'assiette, et notamment ladite valeur optimale d'assiette. En outre, dans un mode de réalisation préféré permettant de pré-venir tout risque de collision arrière, ledit premier moyen est formé pour (déterminer et) transmettre audit second moyen, comme première valeur d'assiette, la valeur minimale entre, d'une part, une valeur optimale d'assiette en fin de manoeuvre (par exemple en fin de rotation) et, d'autre part, une valeur d'assiette de protection contre une collision arrière. 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 système d'aide au pilotage conforme à l'invention. La figure 2 illustre une visualisation susceptible d'être mise en oeu- vre par un système d'aide au pilotage conforme à l'invention. Le système 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à aider un pilote d'un avion, en particulier d'un avion de 1:ransport, à piloter ledit avion lors d'une manoeuvre de l'avion entraînant une augmentation de l'angle d'assiette, en particulier lors d'une rotation durant une phase de décollage ou bien lors d'une remise des gaz ou d'un arrondi durant une phase d'atterrissage. Pour ce Taire, ledit système 1 est du type comportant: un ensemble 2 de sources d'informations, comprenant notamment une source d'informations qui détermine de façon usuelle une assiette cou- rante de l'avion (non représenté) ; une unité de calcul 3 qui est reliée par une liaison 4 audit ensemble 2 de sources d'informations; et un dispositif de visualisation 5 tête haute, de type HUD ("Head-Up Display" en anglais), qui est relié à ladite unité de calcul 3 par une liai-son 6 et qui est susceptible de présenter, sur un écran de visualisation usuel transparent 7, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins une ligne d'horizon 10 et éventuellement une échelle d'assiette usuelle 8, ainsi qu'au moins un moyen d'indication usuel 9 qui indique l'assiette courante de l'avion sur ladite échelle d'assiette 8, comme représenté sur la figure 2. L'avion présente une assiette courante de valeur A0, à savoir près de cinq degrés pour l'exemple représenté sur la figure 2. En outre, selon l'invention: ledit système 1 comporte de plus: un moyen 11 pour transmettre une première valeur d'assiette Al; et un moyen 1 2 relié par une liaison 1 3 audit moyen 1 1 pour détermi- ner un écart d'assiette A2, en soustrayant ladite première valeur d'assiette Al à ladite assiette courante AO (c'est-à-dire A2=A0- A1);et ledit dispositif de visualisation 5 présente, de plus, sur ledit écran de visualisation 7, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, un moyen d'indication 14 qui indique ledit écart d'assiette A2 sur ladite échelle d'assiette 8. Dans un mode de réalisation préféré représenté sur la figure 1, lesdits moyens 1 1 et 12 sont intégrés dans l'unité centrale 3. Dans un premier mode de réalisation particulier, ladite première valeur d'assiette Al correspond à une valeur d'assiette optimale en fin de manoeuvre, par exemple en fin de rotation. On notera que la valeur optimale d'assiette à atteindre en fin de manoeuvre dépend de l'avion et même éventuellement des conditions du jour. A titre d'illustration, elle peut être de 12,5 ou de 15 , en fin de rotation, pour un avion de transport tactique lent et lourd. Ainsi, pour que l'avion présente à la fin de la manoeuvre ladite valeur d'assiette optimale Al prescrite, il suffit de faire correspondre ledit moyen d'indication 14 (indiquant ledit écart d'assiette A2) et ladite ligne d'horizon 10 de sorte qu'à la fin de la rotation, l'assiette courante A0 de l'avion soit égale à ladite valeur Al. Dans ce cas, ledit moyen d'indication 14 présente une position fixe sur l'écran ide visualisation 7 sous ledit moyen d'indication 9, à une distance (valeur d'assiette A1) correspondant à l'assiette à atteindre en fin de rotation. Le pilote doit donc amener le moyen d'indication 14 sur la ligne d'horizon 10 lors de la manoeuvre. A cet effet, ledit moyen d'indication 14 étant fixe, la ligne d'horizon 10 qui est mobile descend dans le champ d'affichage de l'écran de visualisation 7 lorsque le pilote augmente de façon usuelle l'assiette de l'avion. Dans une variante de réalisation préférée appliquée audit premier mode de réalisation: ladite unité de calcul 3 détermine une marge de sécurité A3 par rapport à une collision arrière, c'est-à-dire par rapport à une collision de la queue de l'avion avec le sol lorsque l'assiette de l'avion atteint une va-leur trop importante. Cette marge de sécurité A3 est égale à la diffé- rence entre une assiette de protection A4 et l'assiette courante A0; et ledit dispositif de visualisation 5 présente de plus, sur l'écran de visualisation.7, un symbole de protection correspondant (non représenté) illustré par exemple par un segment horizontal. Ce symbole de protection contre une collision arrière est mobile et est présenté audessus dudit moyen d'indication 14 qui est fixe, à une distance représentative de ladite marge de sécurité A3. Au cours d'une rotation, le pilote amène la ligne d'horizon 10 mobile sur le moyen d'indication 14 fixe, en veillant à maintenir ce moyen d'indication 14 sous ledit symbole de protection, afin d'éviter une collision arrière ("tailstrike" en anglais). A titre d'exemple, lors d'une phase de décollage de l'avion, chronologiquement, ledit symbole de protection contre une collision arrière: est initialement fixe; puis descend avec la ligne d'horizon 10 vers le moyen d'indication 14 au moment de la rotation (car l'assiette courante A0 augmente progressivement). Le pilote veille à ce que le moyen d'indication 14 ne passe jamais au-dessus dudit symbole de protection, afin d'éviter une collision arrière; et juste après le décollage, remonte progressivement vers la ligne d'horizon 10 jusqu'à passer au dessus, puisque l'angle de collision et ainsi la valeur d'assiette de protection A4 qui en dépend augmentent. Le pilote peut dès lors amener le symbole de protection 14 jusqu'à l'horizon, ce qui amène l'avion à l'assiette optimale Al. Dans un second mode de réalisation particulier, ladite première valeur d'assiette Al correspond à la valeur minimale entre, d'une part, une valeur optimale d'assiette en fin de rotation (telle que précitée) et, d'autre part, une valeur d'assiette de protection contre une collision arrière, c'est- à-dire de protection contre une collision de la queue de l'avion avec le sol lorsque l'assiette de l'avion atteint une valeur trop importante. Ainsi, ce second mode de réalisation intègre directement une fonction de prévention d'une collision arrière, comme précisé ci-dessous. La valeur d'assiette de protection est fonction, de préférence, d'un angle de collision qui dépend notamment de la hauteur par rapport au sol de l'avion et: qui est minimal et constant, lorsque l'avion est au sol; et - qui augmente progressivement après le décollage (instant où le train d'atterrissage principal de l'avion quitte le sol), jusqu'à ce que le risque de collision arrière n'existe plus. La valeur de cet angle de collision (qui correspond à l'angle d'assiette pour lequel l'avion touche le sol avec sa queue) et la valeur d'assiette de protection (qui est de préférence de quelques degrés inférieure audit angle de collision) varient en fonction de la hauteur et de l'attitude de l'avion. L'ensemble 2 de sources d'informations comporte des moyens qui fournissent la hauteur et l'attitude effectifs de l'avion. Dans un premier mode de réalisation, ces informations (hauteur et attitude) sont fournies au moyen 1 1 qui calcule ladite valeur d'assiette de protection, tandis que, dans un second mode de réalisation, ces informations sont fournies à un moyen de calcul qui fait également partie dudit ensemble 2 de sources d'informations et qui est formé pour calculer ladite valeur d'assiette de protection et la transmettre audit moyen 11. Ledit moyen 11 détermine également la valeur minimale (entre la-dite valeur d'assiette de protection et la valeur optimale d'assiette), valeur minimale qui est transmise audit moyen 12. De préférence, lors d'une phase de décollage de l'avion, ladite va-leur minimale correspond: à ladite valeur d'assiette de protection, qui est constante, lorsque l'avion roule au sol; à ladite valeur d'assiette de protection, qui devient variable et croissante, lorsque le train d'atterrissage principal de l'avion quitte le sol, et ceci jusqu'à ce que cette valeur d'assiette de protection devienne égale à ladite valeur optimale d'assiette; et à ladite valeur optimale d'assiette, ensuite. Le système 1 conforme à l'invention comporte de plus un moyen d'entrée 15, par exemple un clavier, permettant à un opérateur d'entrer dans ledit systèrne 1 au moins une valeur qui est utilisée par ladite unité centrale 3 (et en particulier par ledit moyen 11), et notamment ladite va-leur optimale d'assiette. Avec ce second mode de réalisation, le pilote doit donc amener la-dite ligne d'horizon 10 (en augmentant l'assiette de l'avion) sur ledit moyen d'indication 14, pour effectuer la rotation, de manière à obtenir ladite valeur d'assiette optimale en fin de rotation. Dans ce cas, ledit moyen d'indication 14 est uniquement fixe avant le décollage. De plus, pour ce faire, il doit veiller à ce que ladite ligne d'horizon 10 ne passe jamais sous ledit moyen d'indication 14, afin d'éviter que l'assiette courante A0 de l'avion dépasse ladite valeur d'assiette de protection A1, et ainsi d'empêcher toute collision arrière. Ainsi, par exemple, pour un avion dont la valeur optimale d'assiette en fin de rotation est de 15 , et dont la valeur d'assiette de protec- tion est initialement de Il : le symbole d'aide à la rotation (moyen d'indication 14) est initialement affiché 1 1 sous la référence avion (moyen d'indication 9) ; le pilote augmente l'assiette lors de la rotation, ce qui a pour effet de rapprocher la ligne d'horizon 10 qui est mobile dudit symbole d'aide à la rotation (moyen d'indication 14) qui est fixe avant le décollage. Le pi-lote veille à ce que la ligne d'horizon 10 ne passe jamais sous ledit symbole d'aide à la rotation (moyen d'indication 14) afin d'éviter une collision arrière; juste après le décollage, l'angle de collision et donc la valeur d'assiette de protection qui en dépend augmentent progressivement, et le symbole d'aide à la rotation (moyen d'indication 14) descend dès lors progressivement de la position à Il sous la référence avion (moyen d'indication 9) vers une position à 15 sous la référence avion (moyen d'indication 9) où il s'arrête; le pilote continue à faire approcher le moyen d'indication 14 de la ligne d'horizon 10, ce qui amène l'avion à l'assiette optimale de 15 . En raison des taux de rotation usuels (vitesse d'augmentation de l'assiette) et dei; valeurs usuelles d'assiette lors du décollage, l'enchaîne- ment décrit ci-dessus se déroule de façon continue pour le pilote qui main- tient une vitesse de rotation quasi continue pendant toute la manoeuvre de rotation. Le symbole d'aide à la rotation (moyen d'indication 14) fournit donc au pilote: une référence qui l'aide à percevoir son taux de rotation en continuant à 5 regarder la piste (située en bas du champ d'affichage de l'écran de visualisation 7) une protection contre une collision arrière; et une valeur cible permettant d'atteindre l'assiette optimale en fin de rotation. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aide au pilotage d'un avion lors d'une manoeuvre en-traînant une augmentation de l'assiette de l'avion, caractérisé en ce que l'on réalise, de façon automatique et répétitive, la suite d'étapes suivantes: a) on prend en compte une première valeur d'assiette de l'avion; b) on détermine l'assiette courante de l'avion; c) on détermine un écart d'assiette, en soustrayant ladite première valeur d'assiette à ladite assiette courante; et d) on présente sur un écran de visualisation (7) d'un dispositif de visualisation (5) tête haute, en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins une ligne d'horizon (10) et un premier moyen d'indication (14) qui indique ledit écart d'assiette. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on présente ledit premier moyen d'indication (14) sur une échelle d'assiette (8), sur laquelle est également présenté un second moyen d'indication (9) indiquant ladite assiette courante de l'avion. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite première valeur d'assiette correspond à une valeur d'assiette optimale en fin de manoeuvre. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à l'étape d), on présente de plus sur l'écran de visualisation (7) un symbole de protection contre une collision arrière. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite première valeur d'assiette correspond à la va-leur minimale entre, d'une part, une valeur optimale d'assiette en fin de manoeuvre et, d'autre part, une valeur d'assiette de protection contre une collision arrière. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lors d'une phase de décollage de l'avion, ladite va-leur minimale correspond: à ladite valeur d'assiette de protection, qui est constante, lorsque l'avion roule au sol; à ladite valeur d'assiette de protection, qui devient variable et croissante, lorsque le train d'atterrissage principal de l'avion quitte le sol, et ceci jusqu'à ce que cette valeur d'assiette de protection devienne égale à la valeur optimale d'assiette; et à ladite valeur optimale d'assiette, ensuite. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on présente, sur ledit écran de visualisation (7), ledit premier moyen d'indication (14) à une position fixe et ladite ligne d'horizon (10) de façon mobile. 8. Système d'aide au pilotage pour un avion, ledit système (1) comportant: un ensemble (2) de sources d'informations, comprenant au moins une source d'informations qui détermine une assiette courante de l'avion; une unité de calcul (3) qui est reliée audit ensemble (2) de sources d'informations; et un dispositif de visualisation (5) tête haute, qui est relié à ladite unité de calcul (3) et qui est susceptible de présenter, sur un écran de visualisa- tion (7), en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins une ligne d'horizon (10) , caractérisé en ce que: ledit système (1) comporte de plus: un premier moyen (Il) pour transmettre une première valeur d'assiette; et É un second moyen (12) pour déterminer un écart d'assiette, en sous-trayant ladite première valeur d'assiette à ladite assiette courante; et ledit dispositif de visualisation (5) présente, de plus, sur ledit écran de visualisation (7), en superposition de l'environnement vu à l'avant de l'avion, au moins un premier moyen d'indication (14) indiquant ledit écart d'assiette. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif de visualisation (5) est formé de ma- nière à présenter de plus, sur ledit écran de visualisation (7), une échelle d'assiette (8) et un second moyen d'indication (9) qui est associé à ladite échelle d'assiette (8) et qui indique l'assiette courante de l'avion. 10. Système selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ledit dispositif de visualisation (5) est formé de ma- nière à présenter de plus, sur ledit écran de visualisation (7), un symbole de protection contre une collision arrière. 11. Système selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ledit premier moyen (Il) est formé pour transmettre, comme première valeur d'assiette, la valeur minimale entre, d'une part, une valeur optimale d'assiette en fin de manoeuvre et, d'autre part, une valeur d'assiette de protection contre une collision arrière. 12. Système selon l'une des revendications 8 à 1 1, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, un moyen d'entrée (15) permet-tant à un opérateur d'entrer au moins une valeur susceptible d'être trans- mise comme première valeur d'assiette. 13. Avion, caractérisé en ce qu'il comporte un système (1) susceptible de mettre en oeuvre le procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 7. 14. Avion, caractérisé en ce qu'il comporte un système (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 8 à 12.