Brevet FR2894705A1 — publié le 20070615

SYSTEME DE GESTION DE VOL D'UN AERONEF La présente invention concerne un perfectionnernent d'un système de gestion de vol d'un aéronef. Elle concerne plus particulièrement une des fonctions d'un tel système, relative à la surveillance de la consommation de carburant pendant le vol, pour assurer la mission de l'aéronef dans les conditions de sécurité requises. Pour chaque mission, le pilote établit un plan de vol entre l'aéroport de départ et celui de destination. Notamment il définit à cet effet, le profil du vol avec les points de passage ou "waypoints" , c'est à dire les 1 o positions au-dessus desquels il doit passer, avec les altitudes et vitesses correspondantes. Il prend en compte notamment les conditions météorologiques annoncées. Ensuite, une détermination de l'emport nécessaire de carburant à bord de l'aéronef est effectuée, à partir d'information fournies par le plan de vol établi et des conditions 15 météorologiques prévues sur le parcours correspondant. Cet emport est déterminé de façon stricte et réglementée, et comprend : la quantité de carburant nécessaire pour rejoindre la destination, déterminé sur la base de la consommation de carburant estimée pour exécuter la mission, en fonction du plan de vol établi et d'une estimation du vent moyen sur le parcours, et 20 une réserve de sécurité. Cependant la consommation en carburant fluctue au cours de la mission, sous l'action de diverses modifications qui peuvent être dues à des actions du pilote, ou à l'environnement extérieur. Dans le premier cas, il s'agit principalement des modifications suivantes : changement de l'altitude de croisière, modification de la vitesse de croisière, 25 ou modification du plan de vol. Dans le deuxième cas, les paramètres extérieurs sont principalement : modification de la vitesse et de la force du vent à l'altitude de vol de l'avion, modification de la température extérieure, performances des moteurs, panne d'un moteur. Selon les modifications des conditions de vol au cours de la mission, la consommation peut augmenter 30 dans des proportions telles que l'emport pourrait devenir insuffisant : La quantité de carburant restante estimée à destination prend alors une valeur négative. Des mesures d'urgences doivent alors être prises par le pilote. Ceci oblige à une procédure de surveillance des fluctuations de la consommation, et d'alerte éventuelle en cas d'une consommation trop importante. Selon l'état de l'art, il est ainsi prévu que le long de la mission, l'ordinateur de vol estime la quantité de carburant restante à destination à partir de l'emport de carburant, des informations de la consommation réelles des moteurs fournies par des capteurs, et d'estimations de la consommation future jusqu'à destination. Plus précisément, à un point de passage référencé du plan de vol, les différents paramètres de vol pris en compte pour estirner la quantité de carburant restant à destination dépendent du profil de vol à venir, notamment pour l'altitude et la vitesse de croisière, du vent moyen estimé sur le parcours à l'altitude de croisière de l'aéronef, de la température extérieure. Elle dépend aussi des performances des moteurs, et d'une panne moteur éventuelle. Dans le cas où la quantité de carburant estimée restante à destination devient négative, un message d'alerte est envoyé au pilote. Ce dernier doit alors envisager une modification de profil de vol ou une escale de ravitaillement avec un déroutement sur un aéroport plus proche. S'agissant du profil de vol, le pilote peut par exemple réduire la vitesse de croisière, ou modifier l'altitude. Il a alors besoin de pouvoir mesurer l'impact de ces mesures sur la consommation, pour déterminer si les mesures prises seront suffisantes à revenir vers une quantité de carburant restante à destination de valeur positive. Par ailleurs, le pilote peut être amené à changer son plan de vol en cours de mission, par exemple pour réaliser un évitement d'une zone météorologique perturbée. Il a alors ici aussi besoin de vérifier l'impact de la modification sur la consommation. La fluctuation de certains paramètres extérieur peut aussi l'amener à vouloir vérifier la fluctuation de la consommation. Il s'agit pour le pilote de s'assurer que l'évolution de la quantité de carburant restant à bord en cours de vol lui permet d'atteindre sa destination finale en toute sécurité. Selon l'état de l'art, le pilote effectue cette vérification en utilisant les données de la page de plan de vol fournie par l'unité de saisie et d'affichage ou MCDU (Multipurpose Control and Display Unit) prévue dans le tableau de bord, c'est à dire en tête basse de l'avion. De manière connue, une unité MCDU est une des deux interfaces prévues pour permettre au pilote de dialoguer avec le système de gestion de vol FMS (Flight Management System), qui est un ordinateur de bord. L'autre interface est un écran de visualisation ND "Navigation Display', sur lequel est représenté la trajectoire suivie par l'aéronef, suivant un mode de navigation choisi (ARC, ou ILS par exemple). Quel que soit le type de représentation de la trajectoire, les points de passage référencés dans le plan de vol qui restent à franchir y figurent. Cet écran est disposé en tête moyenne. L'unité de saisie et d'affichage MCDU comprend un clavier et un io écran, et est disposée en tête basse. Elle permet un dialogue entre le système de gestion de vol et le pilote. Cette console placée en tête basse, lui permet notamment de saisir les points de passage (waypoints) définissant le plan de vol, et de modifier éventuellement ce plan de vol. La page de plan de vol est appelée par le pilote par des touches 15 du clavier (ou de l'écran) de l'unité MCDU. Cette page s'affiche sur l'écran. Elle présente habituellement pour tous les points de passage référencé du plan de vol actif, différents paramètres de vol associés, fournis ou calculés par l'ordinateur de bord FMS (Flight management system). Ces paramètres de vol, qui sont généralement présentés en ligne sur deux pages, compte- 20 tenu de la taille des écrans. Selon le nombre de points de passage référencés du plan de vol, les pages sont aussi défilées horizontalement pour visualiser les différents points de référence. Comme illustré sur la figure 1, le pilote peut ainsi lire pour chaque point référencé, l'heure de passage UTC au-dessus du point, et les vitesse SPD et altitude ALT de croisière en ce 25 point, réelles pour les points déjà franchis, ou estimées pour les points à venir, le cap TRK et la distance à parcourir entre un point référencé et le point suivant, sur une première page p1. En appelant une page complémentaire p2 sur l'écran d'affichage au moyens des boutons de commande prévus à cet effet, il peut lire d'autres données comme la vitesse 30 et la direction du vent par exemple (non illustré). Il peut notamment lire une donnée EFOB ("Estimated Fuel On Board') d'estimation de la quantité de carburant restant à bord. A destination, c'est à dire dans l'exemple au point référencé LMG, la donnée EFOB est égale à la quantité de carburant restant à destination, généralement appelée EXTRA. L'emport de carburant et plus 35 particulièrement la part constituant la réserve de carburant pour la mission est calculée pour que, selon les conditions de vol moyennes prévues pour le parcours, cette donnée EXTRA soit positive. Le calcul des données EFOB d'estimation et de fluctuation calculées en chaque point de passage référencé du plan de vol est effectué par l'ordinateur de bord, le FMS, et est affiché pour chaque point de passage référencé sur la page de plan de vol. Ce calcul est basé sur les données de consommation réelles disponibles et sur des prédictions en fonction des conditions de vol moyennes prévisibles sur le parcours. Les données EFOB permettent au pilote de surveiller les fluctuations de la consommation au cours de la mission. Le pilote peut déduire des données EFOB la quantité de carburant restante à destination à partir de l'emport de carburant en chacun des points référencés. Mais pour déterminer la quantité restant à bord à un instant donné de la mission, il doit encore extrapoler les valeurs entre le précédent point référencé franchi et le prochain point référencé à franchir. Si ces deux points sont très éloignés, le résultat est très imprécis. La procédure de surveillance de la consommation par le pilote se révèle ainsi très fastidieuse et amène le pilote à consacrer son attention en tête basse, sur l'écran de l'unité de saisie et d'affichage MCDU, c'est à dire à détourner son attention du champ de vision tête haute, pour lire les données et faire les calculs d'interpolation. On a vu en outre que les calculs que le pilote est amené à faire peuvent être imprécis. Un autre facteur de complexité de cette procédure de surveillance est amené par les modifications des paramètres du plan de vol, en particulier si elles sont complexes et rapprochées, ce qui oblige le pilote à re-contrôler souvent la consommation, accroît sa tâche et multiplie ses allers retours entre les champs de vision tête haute et tête basse. Un objet de l'invention est un système de gestion de vol qui intègre des fonctions de calcul et d'affichage de l'état des réserves en carburant aptes à simplifier la tâche du pilote, et en particulier à réduire le nombre de ses opérations en tête basse. Un objet de l'invention est un système de gestion de vol qui intègre des fonctions de calcul et d'affichage de l'état des réserves en carburant qui alerte le pilote sur une situation d'extra négatif et facilite l'évaluation par le pilote de l'impact de ses actions de pilotage ou des modifications des conditions extérieures, sur l'évaluation de sa consommation. L'idée à la base de l'invention est l'insertion d'un point dans le plan de vol qui marque le passage estimé à une certaine quantité de carburant restant. On obtient ainsi un marqueur de consommation, qui apparaît comme un point de passage inséré dans le plan de vol. L'insertion de ce pseudo point de passage dans le plan de vol, entraîne son affichage dans la page de plan de vol sur l'écran de l'unité MCDU et sur la trajectoire affichée sur l'écran de navigation ND. Dès lors, son affichage attire l'attention du pilote. En outre, le pilote n'a plus de calcul à faire puisqu'il est alors référencé dans le plan de vol comme un point de passage, donc avec les données associées : UHT, SPD, ALT Enfin, les actions engagées par le pilote pour corriger la consommation se traduisent de manière directe par les modifications d'affichage qu'elles engendrent : si le marqueur se déplace sur la trajectoire vers la destination jusqu'à disparaître ou au contraire vers le point de départ, c'est que ces actions améliorent ou au contraire aggrave la consommation. L'invention concerne donc un système de gestion de vol d'un aéronef, pour exécuter un plan de vol comprenant des points de passage référencés comprenant un point de départ et un point d'arrivée et des points de passage intermédiaires, ledit aéronef ayant un emport de carburant déterminé au départ dudit plan de vol, caractérisé en ce qu'il exécute une fonction de surveillance de la consommation de carburant par rapport à au moins une valeur de seuil, comprenant une opération pour estimer si la quantité de carburant restant à bord descend sous un seuil en un point quelconque du plan de vol compris entre le point de départ et le point d'arrivée, et insérer un pseudo point de passage correspondant dans le plan de vol, correspondant au point de franchissement dudit seuil. Le pseudo point calculé est affiché avec les points de passage 30 référencés, sur des écrans d'affichage du plan de vol. Selon un aspect de l'invention, un pseudo point peut-être généré automatiquement, pour une valeur de seuil calculée automatiquement par l'ordinateur de bord, ou suivant une activation manuelle de la fonction de surveillance, pour une valeur de seuil saisie manuellement. La fonction de surveillance est telle qu'elle affiche en temps réel l'évolution de la position d'un pseudo-point en fonction des fluctuations de la consommation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont détaillés 5 dans la description suivante en référence aux dessins illustrés d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. Dans ces dessins : la figure 1 illustre une page d'un plan de vol habituelle; la figure 2 illustre cette page d'un plan de vol comprenant un pseudo-point de passage inséré dans le plan de vol, selon l'invention; et les figures 3 à 5 illustrent des exemples de l'affichage d'un marqueur correspondant sur l'écran de navigation. 15 La figure 1 illustre une page d'une portion de plan de vol actif, telle qu'elle apparaît habituellement au pilote de l'aéronef sur l'écran E-rocou de l'unité de saisie et contrôle MCDU d'un aéronef. On y lit pour chacun des points de passage référencés LFB015R, 999, TS, TALOL, TAN,AGN, PERIG, LMG, des données correspondantes et notamment l'heure de 20 passage UTC au-dessus de ces points, la vitesse SPD et l'altitude ALT de croisière correspondantes, le cap moyen TRK de l'aéronef entre deux points de passage référencés et la distance DIST les séparant, et une estimation en chaque point de la quantité de carburant restant à bord EFOB. Les chiffres sont donnés purement à titre d'exemple, pour illustrer le propos. Les unités 25 pour chacune des données sont les unités habituelles en la matière. S'agissant de la donnée EFOB, l'unité est habituellement la tonne. L'indication 30.8 pour le point de départ LFBR signifie ainsi 30.8 tonnes. Dans l'exemple, à l'heure d'affichage de cette page illustrée sur la figure 1, la quantité estimée de carburant restant à bord au point de 30 destination référencé LMG est -01.2 tonnes. En d'autres termes, dans cet exemple, l'EXTRA est négatif. Selon l'invention, et comme illustré sur la figure 2, un pseudo point de passage est inséré dans le plan de vol suite à la saisie par le pilote d'une quantité de fuel restant qu'il aura choisi comme référence, noté dans 35 l'exemple F15.5, c'est à dire sous une forme FXY.Z, où XY.Z Elle est 10 exprimée typiquement en tonnes. Ainsi dans l'exemple, la quantité de carburant prédéterminée est 15,5 tonnes. L'affichage de cette valeur Or dans le plan de volt indique au pilote qu'à ce point précis du vol, il ne restera plus que Qr tonnes de fuel pour mener le vol jusqu'à sa destination. Cet affichage représente une indication pour le pilote qui devra l'exploiter pour adapter ou non les paramètres de son vol. La position du pseudo- point de passage F15.5 est calculée par prédiction par le système de gestion du vol, le FMS, en fonction de la consommation de carburant à partir du plan de vol, des données des capteurs de bord et de la valeur du seuil. Cette position est recalculée à chaque fois qu'un paramètre de vol influençant la consommation évolue. L'affichage du pseudo-point permet ainsi de suivre en temps réel l'évolution de sa position, révélant les fluctuations temps réel de la consommation. L'insertion de ce pseudo-point de passage dans le plan de vol entraîne son affichage sur les écrans d'affichage du plan de vol, typiquement sur les deux écrans de l'interface ordinateur de bord û pilote : l'écran E-M000, comme on l'a vu en relation avec la figure 2 et l'écran de navigation ND. Sur la figure 3 on a illustré schématiquement une représentation graphique sur l'écran de navigation ND du plan de vol actif établi correspondant à la page de plan de vol illustré sur la figure 2. Dans l'exemple, cette représentation apparaît sous forme d'une ligne brisée, passant par les différents points de passage référencés du plan de vol. En pratique, les modes de représentation graphique sont généralement différentes, mais toutes indiquent sous une forme ou une autre les points de passage référencés du plan de vol. Dans l'exemple, la position de l'aéronef A est indiquée, avec les points de passage référencés du plan de vol, soit dans l'exemple LFBRO15, 999,....PERIG, LMG. Dans l'invention, l'insertion d'un pseudo point de passage dans le plan de vol se traduit par l'affichage sur l'écran de navigation ND d'un marqueur correspondant à l'emplacement correspondant à la position FM1 de ce pseudo point sur le tracé de la trajectoire de l'aéronef. De préférence, on utilise un marquage propre au pseudo point distinctif des marqueurs utilisés pour les points de passage référencés. Il est ainsi remarquable pour le pilote. Sur l'écran de l'unité MCDU, c'est la forme FXY.Z qui distingue ce pseudo point des points de passage référencés. Sur l'écran de navigation ND, c'est la symbologie : un rond dans l'exemple illustré, alors que les points de passage référencés sont représentés par des croix. Ceci n'est donné qu'à titre d'illustration. En pratique la fonction de surveillance de consommation mise en ceuvre selon l'invention dans le système de gestion du vol comprend, pour une valeur de seuil donnée QR, l'exécution d'une première opération d'estimation et d'affichage de la position dudit pseudo point de passage, donnant une position du pseudo point correspondant. Elle comprend une répétition de cette opération d'estimation et d'affichage de la position du pseudo point, permettant de suivre l'évolution de la consommation, selon les modifications des paramètres de vol influençant la consommation. Après la première opération d'estimation, les autres opérations sont déclenchées par la modification d'un de ces paramètres, . permettant de suivre en temps réel l'évolution de sa position, révélant les fluctuations temps réel de la consommation. La figure 4 illustre montre sur l'écran de navigation ND la nouvelle position FM2 recalculée du pseudo point F15.5, suite à une modification d'un ou de paramètres de vol influençant la consommation. Le pilote peut ainsi visualiser directement l'impact de ses actions, ou de modifications de l'environnement de l'aéronef, sur la consommation. Sur la figure 5, on illustre le cas où le pilote modifie son plan de vol, passant d'un plan de vol initial PV1 à un autre plan de vol PV2. Le changement de profil entraîne le recalcul de la position estimée du pseudo point correspondant, qui donne la position FM3 sur la figure. Selon un aspect de l'invention, la fonction de surveillance comprend un mode d'activation automatique. Dans ce mode, l'initialisation de la valeur dudit seuil QR est réalisée par l'ordinateur de bord en fonction des paramètres du plan de vol et de l'emport de carburant initial, et correspond typiquement à la réserve pour ce vol. L'affichage d'un pseudo-point correspondant dans le plan de vol signifie alors que l'extra, c'est à dire la quantité de carburant restant à bod à destination (LMG) est négative ou nulle. Le pseudo point affiché indique alors au pilote la position de l'aéronef à laquelle il entamera la réserve. Dans ce cas d'une fonction de surveillance automatique, l'invention qui vient d'être décrite permet d'alerter le pilote qu'à partir du pseudo point dont la position FM; est affichée sur la trajectoire, sur l'écran de navigation, il commencera à entamer cette réserve de carburant au détriment des conditions de sécurité pour la fin du vol. Cette information affichée constitue une aide à la décision de dégagement vers un aéroport plus proche dans des conditions optimales. L'ordinateur peut assortir l'affichage du pseudo point d'au moins une proposition de dégagement sur un aéroport plus proche. Selon un autre aspect de l'invention la fonction de surveillance comprend un mode d'activation manuel. La fonction est déclenchée par saisie manuelle d'une valeur de seuil QR. En pratique, le pilote saisie manuellement cette valeur au moyen du clavier C-MCDU de l'unité de saisie MCDU. L'affichage d'un pseudo point associé à une valeur de seuil QR saisie par le pilote, répond à ses besoins propres de suivi de la consommation de carburant. La valeur saisie correspond alors à une quantité de carburant disponible, qui sert de repère. Il s'agit ici pour le pilote d'afficher un pseudo point pour qu'il puisse visualiser directement la fluctuation de la consommation. En pratique, il doit saisir une valeur pour laquelle la position du pseudo point calculé sera entre le point de départ et celui d'arrivée pour pouvoir avoir un affichage correspondant. Dans le cas de la fonction de surveillance automatique, le pseudo-point ne s'affiche que si il y a un problème d'EXTRA nul ou négatif. Si il n' y a pas de problème, le pseudo point ne sera pas affiché car pour la valeur de seuil correspondante, les calculs ne conduiront pas à une position comprise entre le point de départ et le point d'arrivée du plan de vol. Le système de gestion peut donc être amené à gérer plusieurs valeurs de seuil. Dans tous les cas, la fonction de surveillance selon l'invention permet au pilote de surveiller finement l'évolution de la consommation de carburant, avec un accès direct dans son champ de vision tête moyenne d'une donnée importante de gestion de vol. REVENDICATIONS 1. Système de gestion de vol d'un aéronef, pour exécuter un plan de vol (PV1) comprenant des points de passage référencés comprenant un point de départ (LFBO15) et un point d'arrivée et des points de passage intermédiaires (TS, TAN, LMG...), ledit aéronef (A) ayant un emport de carburant déterminé au départ dudit plan de vol, caractérisé en ce qu'il exécute une fonction de surveillance de la consommation de carburant par rapport à au moins une valeur de seuil, comprenant une opération pour estimer si la quantité de carburant restant à bord descend sous un seuil (OR) en un point quelconque du plan de vol compris entre le point de départ et le point d'arrivée, et insérer un pseudo point de passage correspondant (F15.5) dans le plan de vol, correspondant au point de franchissement dudit seuil. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fonction de surveillance comprend une opération d'affichage d'un pseudo point de passage, avec des points de passage référencés, sur des écrans d'affichage (E-McDu, ND) du plan de vol. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'affichage du pseudo point de passage est réalisé sous forme d'un marqueur propre correspondant, distinctif par rapport aux marqueurs desdits points de passage référencés. 4. Système de gestion de vol selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite fonction de surveillance comprend un mode d'activation automatique par un ordinateur de bord, pour une valeur de seuil (OR) calculée par ledit ordinateur en fonction des paramètres du plan de vol et dudit emport de carburant. 5. Système de gestion de vol selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite valeur de seuil calculée par l'ordinateur est égale à une valeur de réserve pour ledit plan de vol, l'affichage d'un pseudo-point correspondant sur un écran d'affichage du plan de vol signalant qu'à partir de la position correspondante, l'aéronef entame ladite réserve. 6.Système de gestion de vol selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'affichage du pseudo-point de passage associé à la valeur de seuilcalculée par l'ordinateur est assorti d'au moins une proposition de dégagement sur un aéroport plus proche. 7. Système de gestion de vol selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite fonction de surveillance comprend un mode d'activation manuel, par une saisie manuelle d'une valeur de seuil (OR). 8. Système de gestion de vol selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit seuil saisi manuellement a une valeur déterminée pour permettre un suivi de fluctuation de consommation. 9. Système de gestion de vol selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'activation de ladite fonction de surveillance comprend l'exécution d'une première opération d'estimation et d'affichage de la position dudit pseudo point de passage, donnant une première position (FM1), et une ou des opérations d'estimation et d'affichage suivantes, pour suivre l'évolution de la position dudit pseudo point. 10. Système de gestion de vol selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites opérations d'estimation et d'affichage suivantes sont chacune déclenchées par la modification d'un paramètre de vol influant sur la consommation.