Brevet FR2894366A1 — publié le 20070608

SYSTEME DE GESTION DE LA PARTIE TERMINALE D'UN PLAN DE VOL La présente invention concerne le suivi d'un plan de vol compte tenu des consignes et procédures de navigation imposées par les autorités de contrôle du trafic aérien. Un plan de vol définit la route que prévoit d'emprunter l'équipage d'un aéronef pour aller de sa position de départ au point de destination de sa mission ainsi que les conditions de parcours de cette route par une succession de points de passage ou points tournants appelés "waypoints" en anglo-saxon, reliés par des segments droits ou courbes appelés "legs" en 1 o anglo-saxon et associés à des contraintes de vol diverses de cap, d'altitude, de vitesse, d'instant de passage, etc., devant être respectées par l'aéronef lorsqu'il passe au-dessus ou dans leur voisinage. Cette succession de "waypoints" est introduite dans les équipements de bord d'un aéronef au moyen d'une interface de programmation à clavier et écran de dite MCD ou 15 MCDU (acronyme tiré de l'anglo-saxon :"Multipurpose Control and Display Unit") et s'affiche sur les écrans du bord au cours du déroulement du plan de vol, soit sous une forme graphique, les prochains "waypoints" à venir et les "legs" qui les relient apparaissant en surimpression sur un écran primaire de pilotage PFD (acronyme tiré de l'anglo-saxon : "Primary Flight Display) ou 20 sur la carte déroulante d'un écran de navigation, soit sous forme d'un tableau alphanumérique déroulant listant les prochains "waypoints" à venir, dans leur ordre de succession sur la route prévue au plan de vol avec les contraintes associées à chacun d'eux, soit, le plus souvent sous les deux formes graphique et alphanumérique. L'enchaînement ou chaînage par le pilote en 25 pilotage manuel ou par un calculateur de gestion du vol en pilotage automatique, de la succession des "waypoints" prévus au plan de vol et le respect des contraintes spécifiques de vol associées aux "waypoints" déterminent le cheminement réel de l'aéronef. Dans les zones géographiques à fort trafic aérien et aux abords 30 des aéroports, la circulation aérienne est soumise à des réglementations dites procédures de navigation faisant l'objet de publications régulières et à une régulation par des autorités de contrôle du trafic aérien dont les consignes reçues lors du déroulement du vol priment sur les procédures publiées de navigation, Les procédures publiées de navigation consistent en des suites de "waypoints" correspondant à des couloirs de circulation, associées à des contraintes spécifiques de vol. On en distingue différentes catégories dont les principales sont : - les procédures de navigation dites SID (acronyme de I'anglosaxon :"Standard Instrument Departure") qui définissent les trajectoires autorisées au décollage dans la zone de proximité d'un aéroport, les procédures de navigation désignées par le terme anglo-saxon "Airway" qui définissent des routes aériennes au-dessus d'un territoire, -les procédures de navigation dites STAR (acronyme de l'anglo-saxon :"Standard Terminal Arrival Route") qui définissent les trajectoires autorisées à l'arrivée vers un aéroport, 15 les procédures d'approches qui définissent les trajectoires autorisées vers le terrain de l'aéroport (généralement une piste d'atterrissage). Ces procédures publiées de navigation s'imposent pour les parties terminales (départ, arrivée et approche) de la plupart des plans de vol et il 20 n'est pas rare que la partie terminale de la route prévue à un plan de vol résulte du chaînage de plusieurs procédures publiées de navigation. Lors du déroulement d'un vol, le pilote d'un aéronef peut être amené à modifier son plan de vol et changer de procédure publiée de navigation pour respecter une consigne d'une autorité de contrôle du trafic 25 aérien. C'est le cas, par exemple, lorsqu'il reçoit une consigne de changement de piste d'atterrissage à l'approche de l'aéroport de destination. Le cas peut se produire à l'approche de certains grands aéroports à pistes parallèles tels que : Los Angeles, Atlanta, Paris CDG, Londres Heathrow, etc., pour des raisons très diverses, comme par exemple, pour réduire le 30 temps de roulage. Pour des pistes parallèles, les procédures d'approche peuvent correspondrent à des trajectoires proches ou même partiellement superposées. A Los Angeles, les procédures d'approche ont des "waypoints" aux noms différents alors que ce n'est pas le cas pour certaines procédures 35 d'approche à Heathrow. Lorsqu'une autorité de contrôle du trafic aérien demande à un aéronef de changer de piste d'atterrissage, le pilote va rechercher dans une base de données de navigation, la ou les procédures publiées de navigation convenant à l'approche de la nouvelle piste pour les substituer à la place de celles ne convenant plus figurant initialement dans le plan de vol programmé dans les équipements de bord de l'aéronef. Cette manipulation peut avoir des effets indésirables dans la mesure où elle provoque une réitération de l'opération de chaînage des procédures publiées de navigation sur la partie terminale de la route prévue io au plan de vol. En effet, il est possible que les nouvelles procédures de navigation adoptées reprennent en partie des procédures publiées de navigation adoptées dans le plan de vol initial mais ayant été modifiées par le pilote au cours du déroulement du vol pour satisfaire une ou plusieurs consigne d'une autorité de contrôle du trafic aérien. Etant donné le partage 15 de l'espace aérien en zones de compétence, ces modifications dérogeant à la réglementation publiée peuvent être ignorées de l'autorité de contrôle du trafic aérien demandant le changement de piste d'atterrissage qui n'a alors aucune raison de les rappeler. Non réitérées à l'équipage de l'aéronef, il y a un risque qu'elles ne soient pas prises en compte lors d'un changement de 20 procédure d'approche. Ainsi, une contrainte d'altitude imposée par une autorité de contrôle du trafic aérien au passage d'un "waypoint" faisant partie de la procédure d'approche initiale non rappelée par l'autorité de contrôle demandant le changement de piste d'atterrissage alors que le "waypoint" appartient encore à la nouvelle procédure d'approche court un risque certain 25 de ne pas être respectée sans information vers l'équipage. Cette problématique existe avec n'importe quel changement de procédure terminale (départ, arrivée, approche) dès lors qu'une quelconque modification a été effectuée (contrainte, ajout de "waypoints" intermédiaires) et qu'elle s'applique à une portion commune entre l'ancienne procédure et la 30 nouvelle. Pour y faire face, il est connu de conserver dans le tableau alphanumérique d'affichage de la route d'un plan de vol, la ou les anciennes procédures de navigation inactivées. Cette technique est peu appréciée car elle revient à faire apparaître plusieurs fois les mêmes "waypoints" dans un 35 tableau alphanumérique de plan de vol, voire à faire apparaître dans ce tableau des séquences entières de "waypoints" qui ne seront pas volées et oblige l'équipage à faire la part entre "waypoints" actifs et inactifs lorsqu'il surveille le bon déroulement du plan de vol, ce qui augmente sa charge de travail dans des phases de vol délicates comme une phase de vol d'approche. La présente invention a pour but de résoudre ce problème. Elle a pour objet un système de gestion d'un plan de vol pour aéronef prévoyant une route définie, au moins en partie, par un chaînage de procédures de navigation publiées accessibles depuis une base de données 1 o de navigation et constituées de séquences de points de passage et/ou tournants associés à des contraintes spécifiques de vol, remarquable en ce qu'il comporte une mémoire miroir mémorisant les dernières versions des procédures de navigation publiées, modifiées par l'équipage de l'aéronef au cours du déroulement du plan de vol et des moyens de substitution de ces 15 dernières versions stockées en mémoire miroir aux versions publiées des procédures de navigation lors d'un changement dans la route prévue au plan de vol obtenu par un nouveau chaînage de procédures de navigation dont certaines sont reprises du chaînage précédent. Avantageusement, la mémoire miroir du système de gestion 20 mémorise une version modifiée d'une procédure publiée de navigation chaque fois qu'elle est validée et incorporée par l'équipage dans la route prévue au plan de vol. Avantageusement, le système de gestion comporte des moyens de filtrage sélectionnant sur des critères opérationnels, parmi les 25 modifications effectuées par l'équipage de l'aéronef dans une procédure de navigation, les modifications reprises dans la version modifiée de la procédure stockée dans la mémoire miroir. Avantageusement, le système propose à l'équipage de l'aéronef le choix de la procédure publiée afin de revenir à celle-ci si le contexte 30 opérationnel le justifie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel - une figure 1 représente la configuration d'un système de gestion du vol pour aéronef permettant de mettre en oeuvre l'invention, et - des figures 2 à 5 représentent un exemple de tracé latéral d'une route prévue dans un plan de vol subissant des modifications successives au cours du déroulement du plan de vol pour satisfaire les demandes d'une autorité de contrôle du trafic aérien. 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 informations diverses avec une base de données de navigation 11 dite NavDB (acronyme de l'anglo-saxon :"Navigation Database"), avec une mémoire miroir 17 et avec d'autres équipements 12 de l'aéronef. Il 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, 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 figurel , 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 de vol, etc., - une console MCD d'affichage et d'entrée de données 16 disposant d'un clavier et d'un écran (éventuellement 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 route que devra suivre l'aéronef pour remplir 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 de passage ou points tournants "waypoints" associés à diverses contraintes de vol telles que d'altitude, de vitesse, de temps, 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 explicite ou implicite, les coordonnées géographiques des "waypoints" et les contraintes de vol qui leur sont associées, et obtient du calculateur FMS 10 un plan de vol construit à partir d'un chaînage de segments droits ou courbes "legs" reliant deux à 1 o deux les "waypoints" jalonnant la route de l'aéronef depuis le point de départ jusqu'au point de destination et assurant les transitions de cap et le respect des contraintes spécifiques de vol rencontrées aux "waypoints". Pour permettre un contrôle, par l'équipage de l'aéronef, du suivi de la route prévue au plan de vol, les "waypoints" appartenant à la route qui reste à parcourir 15 sont affichés, sous une forme graphique, avec les "legs" qui les relient, sur l'écran de navigation ND 15 et, sous une forme de tableau alphanumérique déroulant, avec leurs contraintes individuelles de vol, sur un écran d'affichage de la console MCD 16 La base de données de navigation NavDB 11, qui est embarquée 20 ou accessible du calculateur FMS 10, stocke les procédures publiées de navigation que l'aéronef peut être amené à respecter dans son espace habituel d'évolution, dans un ensemble de fichiers individuels 110 contenant leurs noms ainsi que leurs séquences de "waypoints" et les contraintes spécifiques de vol qui leurs sont associées. 25 La console MCD 16 permet à l'équipage, d'introduire les données de traçage de la route d'un plan de vol dans le calculateur FMS 10, soit au niveau élémentaire des "waypoints" et de leurs contraintes de vol associées, soit au niveau intermédiaire des procédures de navigation qui permettent de rentrer dans le calculateur FMS 10 des séquences de données de traçage 30 intéressant des portions du plan de vol soumises à des réglementations publiées. Lorsque l'équipage désire introduire une procédure publiée de navigation dans la route prévue au plan de vol, il active, par actionnement du ou des boutons appropriés de la console MCD 16 un programme de saisie 35 de procédure de navigation. Ce programme demande à être renseigné sur l'identité de la procédure publiée de navigation afin de pouvoir la rechercher dans la base de données de navigation NavDB 11 et sur la position géographique à partir de laquelle la procédure de navigation doit être mise en ceuvre afin d'être en mesure de proposer une trajectoire de rejointe. Cette position peut être celle d'un "waypoint" ou la position courante de l'aéronef. En possession de ces informations, il propose en latéral et en vertical, une trajectoire de rejointe de la route définie par la procédure publiée de navigation depuis la position donnée comme consigne pour la mise en oeuvre de la procédure de navigation. La trajectoire de rejointe proposée par le calculateur de gestion du vol 10 est la plus courte pour parvenir au point de destination de la procédure publiée compte tenu des contraintes de vol associées aux "waypoints" de la procédure publiée de navigation, un "waypoint" avec obligation de passage n'étant pas ignoré, et une limite étant fixée aux efforts subis par la cellule de l'aéronef et à l'inconfort des passagers provoqué par les manoeuvres nécessaires à la rejointe. La figure 2 montre un exemple de tracé latéral d'une route terminale de plan de vol dans le cas d'un aéronef ayant reçu d'une autorité de contrôle du trafic aérien une consigne de changement de piste d'atterrissage, alors qu'il suivait la procédure publiée d'approche de son aéroport de destination initialement prévue à son plan de vol. En réponse à la consigne de changement de piste d'atterrissage reçue de l'autorité de contrôle du trafic aérien, le pilote a programmé dans son calculateur de gestion du vol, le suivi, depuis sa position courante 20, de la procédure publiée d'approche c de la piste d'atterrissage 26 nouvellement attribuée, qui correspond à la séquence de "waypoints" cl à c6 reliés deux à deux par les "legs" 21 à 25. Comme l'aéronef ne se présente pas dans le cône habituel d'accès au "leg" d'entrée 21 de la procédure publiée c d'approche de la piste d'atterrissage nouvellement attribuée, le pilote demande au calculateur de gestion du vol une modification de la procédure publiée c d'approche qui consiste à ne rejoindre sa route qu'a son troisième "waypoint" c3 et en délaissant les deux premiers "waypoints" cl et c2. Cette modification de la procédure publiée d'approche est mise en évidence sur la figure 2, par une représentation en traits points de la trajectoire de rejointe, en pointillés des deux premiers "legs" 21, 22 non volés et, en trait continu des trois derniers "legs" 23, 24, 25 volés aboutissant à la piste d'atterrissage 26. Une fois validée par le pilote et donc intégrée au plan de vol programmé dans le calculateur de gestion du vol, la procédure modifiée d'approche est mémorisée dans la mémoire miroir 17 comme une nouvelle procédure complète d'approche. Elle peut être mémorisée telle qu'elle ou après un filtrage éliminant certaines des modifications qu'elle incorpore, comme par exemple les modifications de profil horizontal car une version modifiée d'une procédure d'approche doit conserver lors de son chaînage, une certaine intégrité par rapport à la version publiée. Plus généralement, lors de chaque chargement, dans la route prévue au plan de vol, d'une procédure publiée de navigation appartenant à la base de données de navigation NavDB 11, une copie de celle-ci est conservée sur la durée de la mission de l'aéronef, dans la mémoire miroir 17 afin de refléter les éventuelles modifications la concernant faites dans le plan de vol ou, parmi celles-ci, seulement certaines d'entre elles sélectionnées en fonction de critères opérationnels. Ainsi, lorsque le contexte du vol impose de réévaluer le chaînage, dans la route prévue au plan de vol, d'une procédure modifiée de navigation, il est possible de la retrouver dans la mémoire miroir 17 avec les modifications ayant franchi les critères opérationnels de sélection, si la nouvelle construction ne la rend pas totalement caduque. Chaque fois qu'une portion de procédure de navigation est ajoutée, enlevée ou modifiée dans la route prévue au plan de vol, une nouvelle version modifiée de la procédure de navigation reflétant l'ensemble des ajouts, suppressions ou modifications, ou seulement ceux ayant satisfaits à des critères de sélection, est stockée dans la mémoire miroir 17. Lors d'un éventuel chaînage de procédures de navigation dans le plan de vol, c'est leurs versions mémorisées dans la mémoire miroir 17, lorsqu'elles existent, qui sont utilisées par le calculateur de gestion du vol pour tracer la route de l'aéronef sauf si l'équipage décide de revenir, pour une ou plusieurs procédure de navigation, aux versions publiées de référence stockées dans la base de données de navigation NavDB 11. Des moyens sont prévus dans le calculateur de gestion du vol pour donner à l'équipage de l'aéronef la possibilité de choisir entre les versions modifiées d'une procédure de navigation stockées dans la mémoire miroir (17) et la version publiée de cette procédure de navigation publiée stockée dans la base de données de navigation (11). Les figures 3, 4 et 5 donnent un exemple d'évolution de la route prévue dans un plan de vol au cours de l'exécution d'une mission. La figure 3 représente les "waypoints" et "legs" de la route terminale prévue au plan de vol avant le départ de mission. Cette route terminale est élaborée à partir du chaînage de trois procédures publiées de navigation a, b et c tirées de la base de données de navigation NavDB 11. La procédure publiée de navigation a concerne une première route aérienne entre deux "waypoints a1 et a5, jalonnée par trois "waypoints" intermédiaires a2, a3, et a4. La procédure publiée de navigation b concerne une deuxième route aérienne entre deux "waypoints" b1 et b4, jalonnée par deux "waypoints" intermédiaires b2 et b3, le "waypoint" b1 étant aussi le "waypoint" a4 de la première route aérienne. La procédure publiée de navigation c est la procédure d'approche d'un terrain d'atterrissage illustrée à la figure 2. Elle définit une troisième route aérienne entre deux "waypoints" cl et c6, dont un c6 est placé en entrée de la piste d'atterrissage 26, jalonnée par quatre "waypoints" intermédiaires c2 à c4, le "waypoint" c1 étant aussi le "waypoint" b3 de la deuxième route aérienne. Une fois programmé, le calculateur de gestion du vol de l'aéronef réalise le chaînage des trois procédures de navigation a, b et c de manière à faire parvenir l'aéronef à la piste d'atterrissage 26 en passant par les trois routes aériennes définies dans les procédures publiées de navigation a, b et c, et en effectuant le trajet le plus court possible entre le "waypoint" a1 et le "waypoint" c6 d'entrée de la piste d'atterrissage 26. Cela le conduit à proposer un trajet délaissant les derniers "waypoints" a5 et b4 des deux premières procédures publiées de navigation a et b puisque les avant-derniers "waypoints "a4 et b3 de ces procédures publiées de navigation appartiennent à la procédure publiée suivante de navigation. Le trajet proposé comme route prévue au plan de vol apparaît en tiretés, traits points et traits continus sur la figure 3 tandis que les deux "waypoints" délaissés a5 et b4 ainsi que les "legs non volés qui y mènent apparaissent en pointillés. La figure 4 montre une première modification de la route terminale prévue initialement au plan de vol montrée à la figure 3. Cette modification, effectuée par le pilote au cours du déroulement du vol alors que l'aéronef n'est pas encore parvenu au niveau de la première route aérienne définie par la première procédure publiée a de navigation, consiste à allonger le parcours de l'aéronef pour satisfaire une demande de retardement de l'arrivée de l'aéronef sur l'aéroport de destination exprimée par une autorité de contrôle du trafic aérien. Cet allongement est réalisé au niveau de la première route aérienne définie par la première procédure publiée de navigation a en ajoutant à cette route deux "waypoints" intermédiaires al l et a21 décalés de part et d'autre. Il en résulte une version modifiée a' de la première procédure de navigation définie par la séquence de "waypoints" : al , al 1, a2, a2l , a3, a4 et a5 qui est stockée dans la mémoire miroir 17. La figure 5 montre une deuxième modification de la route terminale initialement prévue au plan de vol montrée à la figure 3. Cette modification est effectuée par le pilote au cours du déroulement du vol alors que l'aéronef n'est toujours pas parvenu au niveau de la première route aérienne définie par la première procédure modifiée a' de navigation. Elle consiste, pour satisfaire une demande de changement de piste d'atterrissage exprimée par une autorité de contrôle du trafic aérien après une demande de retardement exprimée par la même autorité de contrôle du trafic aérien ou par une autre, à remplacer les deuxième et troisième procédures publiées de navigation b et c par deux nouvelles procédures publiées de navigation d et e adaptées à l'approche de la nouvelle piste d'atterrissage 26' et définies par deux nouvelles séquences de "waypoints" dl à d4 et el à e7. Le calculateur de gestion du vol reprend alors le chaînage des procédures de navigation à partir de la version modifiée a' de la première procédure de navigation stockée dans la base de données miroir 17 et des nouvelles procédures publiées d et e de navigation stockées dans la base de données de navigation NavDB 11, conservant ainsi la première modification effectuée précédemment par le pilote. Bien entendu, le pilote peut, à tout moment obliger le calculateur de gestion du vol à reprendre le chaînage avec la version publiée a de la première procédure de navigation et supprimer les deux "waypoints" supplémentaires all et a21 ajouter dans un but d'allongement du trajet pour retarder l'arrivée de l'aéronef à destination. Une même procédure de navigation peut subir plusieurs modifications successives au cours d'un vol et avoir de ce fait plusieurs versions modifiées stockées dans la mémoire miroir 17. Lorsqu'il y a possibilité de stocker dans la mémoire miroir 17 35 plusieurs versions modifiées d'une procédure de navigation, il est prévu un mécanisme de sélection de version à la disposition du pilote par exemple au moyen d'un pointeur de désignation opérant sur un affichage graphique du trajet de la route prévue au plan de vol ou au moyen d'une touche de sélection programmée sur la console MCD 16. REVENDICATIONS 1. Système de gestion d'un plan de vol pour aéronef prévoyant une route à parcourir définie, au moins en partie, par un chaînage de procédures de navigation publiées (a, b, c) accessibles depuis une base de données de navigation NavBD (11) et constituées de séquences de points de passage et/ou tournants (al à a5 ; b1 à b4 ; c1 à c6) associés à des contraintes spécifiques de vol, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire miroir (17) mémorisant les dernières versions (a') des procédures de navigation publiées (a), modifiées par l'équipage de l'aéronef au cours du 1 o déroulement du plan de vol et des moyens de substitution de ces dernières versions stockées en mémoire miroir aux versions publiées des procédures de navigation lors d'un changement dans la route prévue au plan de vol obtenu par un nouveau chaînage de procédures de navigation (d, e, a') dont certaines sont reprises du chaînage précédent. 15 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire miroir (17) mémorise une version modifiée (a') d'une procédure de navigation publiée chaque fois qu'elle est validée et incorporée par l'équipage dans la route prévue au plan de vol. 20 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de filtrage sélectionnant sur des critères opérationnels, parmi les modifications effectuées par l'équipage de l'aéronef dans une procédure de navigation, les modifications reprises dans la version 25 modifiée de la procédure stockée dans la mémoire miroir (17). 4. Système selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens donnant à l'équipage de l'aéronef la possibilité de choisir entre une ou plusieurs versions (a') modifiées d'une procédure de 30 navigation stockées dans la mémoire miroir (17) et la version publiée (a) de cette procédure de navigation publiée stockée dans la base de données de navigation (11).