Brevet FR2897154A1 — publié le 20070810

La présente invention concerne un dispositif pour construire et sécuriser une trajectoire de vol à basse altitude destinée à être suivie par un aéronef, en particulier un avion de transport militaire. Dans le cadre de la présente invention, on entend par trajectoire de vol à basse altitude, une trajectoire de vol qui permet à un aéronef de suivre au plus près le terrain survolé, notamment pour éviter de se faire repérer, tout en supprimant tout risque de collision avec une partie dudit terrain. Une telle trajectoire de vol est généralement située à une hauteur de terrain prédéterrninée, par exemple à 500 pieds (environ 150 mètres). Par le document FR-2 870 607, on connaît un procédé et un dis- positif pour construire une telle trajectoire de vol à basse altitude. En raison de la proximité avec le sol, il est nécessaire que la trajectoire de vol à basse altitude soit compatible avec les capacités de l'aéronef, c'est-à-dire que ce dernier soit en mesure de la suivre. En effet, une déviation excessive par rapport à cette trajectoire de vol pourrait avoir des conséquences catastrophiques, avec notamment un risque important de collision avec le terrain survolé ou avec un ouvrage ou un élément situé sur ledit terrain. Pour remédier à cet inconvénient, on connaît par le document FR-2 870 604 un dispositif et un procédé pour sécuriser un tel vol à basse altitude d'un aéronef, afin d'obtenir un niveau de sécurité suffisant permettant de supprimer tout risque de collision de l'aéronef avec le terrain survolé. La présente invention a pour objet de construire une telle trajectoire de vol à basse altitude, mais également de la sécuriser, c'est-à-dire de s'assurer que cette trajectoire de vol est susceptible d'être volée par l'aéronef. 2 Comme une fonction de vol automatique à basse altitude qui utilise une telle trajectoire de vol peut mener à la perte de l'aéronef en cas de défaillance, cette fonction doit être certifiée en démontrant le plus haut niveau d'intégrité. En particulier, la ou les bases de données utilisées pour construire et sécuriser la trajectoire de vol à basse altitude doivent être qualifiées au niveau d'intégrité requis. Ceci ne peut se faire qu'en application de normes très strictes vis-à-vis de la représentativité et de l'intégrité des données enregistrées. De telles contraintes ont des conséquences négatives, notamrnent sur le coût de la ou des bases de données. En outre, la fonction de vol à basse altitude doit être robuste vis-à-vis d'une panne d'un moteur de l'aéronef, une telle panne étant considérée comme toujours possible. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un dispositif pour construire et sécuriser une trajec- toire de vol à basse altitude destinée à être suivie par un aéronef, qui per-met à la fois de sécuriser la trajectoire de vol par rapport à une panne d'un moteur de l'aéronef et d'assurer la représentativité d'au moins un modèle utilisé par rapport à la performance certifiée de l'aéronef. A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif comporte : un premier élément de traitement qui présente un niveau de contrainte DAL C et qui est formé de manière à déterminer ladite trajectoire de vol, à l'aide d'informations issues d'une première base de données ; ladite première base de données qui est qualifiée selon un standard DPAL2 et qui contient des performances pré-calculées de l'aéronef, permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef, avec tous les moteurs en fonctionnement, en fonction d'une pluralité de paramètres, dont la vitesse de l'aéronef, ces performances étant saturées sur la meilleure pente de montée volable par l'aéronef avec un moteur en panne ; 3 un second élément de traitement qui présente un niveau de contrainte DAL A et qui est formé de manière à contrôler la trajectoire de vol dé-terminée par ledit premier élément de traitement, à l'aide d'informations issues d'une seconde base de données ; et ladite seconde base de données qui est qualifiée selon un standard DPAL1 et qui contient des performances réglementaires et certifiées précalculées de l'aéronef, permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef avec un moteur en panne, et ceci uniquement pour une vitesse de meilleure pente. Ainsi, grâce à l'invention, les fonctions mises en oeuvre par ledit dispositif sont réalisées par deux éléments de traitement distincts, dont chacun est associé à une base de données particulière. L'un desdits éléments de traitement réalise la construction et l'autre réalise la sécurisation. L'association de ces deux éléments de traitement permet la construc- tion d'une trajectoire de vol à basse altitude qui est sécurisée par rapport à une panne d'un moteur, mais pour laquelle le domaine opérationnel en vitesse n'est pas dégradé en terme de pente maximale de montée. Ceci permet d'utiliser les pleines performances de l'aéronef lorsqu'il suit ladite trajectoire de vol à basse altitude. On sait que l'analyse de la sécurité conduit à classifier les fonctions (ou les logiciels) en fonction du risque que ferait courir à l'aéronef un dysfonctionnement de ladite fonction (ou dudit logiciel). Dans la présente invention, la fonction mise en oeuvre est classifiée comme "catastrophique". Ce type de classification (en l'occurrence "catastrophique") impose des règles de développement d'un certain niveau (en l'occurrence A) : on parle alors de DAL A. Le lien entre le niveau de criticité et les contraintes de développement est défini par un document nommé "RTCA-EUROCAE DO-178b / ED-12b", qui est la norme agréée par la communauté aéronautique. Ce document a été établi par les organismes RTCA ("Requirements 4 and Technical Concepts for Aviation" en anglais) et EUROCAE ("EUropean Organisation for Civil Aviation Equipment" en anglais). En outre, le document SAE-ARP4754 (SAE pour "Society of Automotive Engineers" et ARP pour "Aeronautic Recommended Practices" en anglais) précise que dans une fonction partitionnée, pour obtenir l'équivalent d'une fonction de niveau A, l'une des deux branches doit être de ni-veau A et l'autre, au moins de niveau C. En conséquence, et conformé-ment à cette norme, le choix conforme à la présente invention est de porter la fonction de construction au niveau C et la fonction de surveillance 1 o au niveau A. Par ailleurs, la norme "RTCA-EUROCAE DO-200a / ED-76" fait le lien entre le niveau de DAL ("Design Assurance Level" en anglais) [respectivement A et C dans la présente invention] et le niveau de DPAL ("Data Process Assurance Level" en anglais) [respectivement 1 et 2 dans la pré- 15 sente invention]. La norme "DO-200a" définit également les exigences liées à chacun des niveaux DPAL et les moyens de conformité possibles pour répondre à ces exigences. Dans le cadre de la présente invention, on tient ainsi compte des définitions suivantes : 20 niveau A (DAL A) : logiciel dont le dysfonctionnement provoquerait ou contribuerait à une panne d'une fonction d'un système entraînant une condition de panne catastrophique pour l'aéronef (pouvant mener à la perte de l'aéronef et de ses occupants) ; niveau C (DAL C) : logiciel dont le dysfonctionnement provoquerait ou 25 contribuerait à une panne d'une fonction du système entraînant une condition de panne majeure pour l'aéronef ; niveau 1 (DPAL1) : niveau d'exigence portant sur la maîtrise de l'intégrité, au long du processus d'élaboration, des données destinées à une fonction ou une sous-fonction d'un logiciel de niveau A ou B (DAL A ou DAL B) ; et niveau 2 (DPAL2) : niveau d'exigence portant sur la maîtrise de l'intégrité, au long du processus d'élaboration, des données destinées à une 5 fonction ou une sous-fonction d'un logiciel de niveau C ou D (DAL C ou DAL D). On notera que, grâce à la présente invention, ladite première base de données qui permet de modéliser des pentes volables par l'aéronef est qualifiée selon le standard DPAL2, c'est-à-dire selon un standard qui n'est pas trop contraignant. Les efforts de qualification sont donc concentrés sur la seconde base de données qui est qualifiée selon le standard DPAL1. Or, cette dernière comporte des performances réglementaires, c'est-à-dire des performances qui ont déjà été certifiées par les autorités aériennes. Ceci simplifie considérablement le travail de qualification de cette seconde base de données, et donc également le travail de qualification du dispositif conforme à l'invention. Ledit dispositif présente également d'autres avantages précisés ci-dessous. 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. La figure 2 représente un graphique permettant de mettre en ceu- vre une caractéristique essentielle de la présente invention. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à construire et à sécuriser une trajectoire de vol à basse altitude qui est destinée à être suivie par un aéronef, en particulier un avion de transport militaire. La trajectoire de vol déterminée 6 par ledit dispositif 1 peut être utilisée par un système de guidage automatique usuel, non décrit davantage ci-après. Pour ce faire, ledit dispositif 1 comporte selon l'invention : û une base de données 2 qui est qualifiée selon un standard DPAL2 et qui contient des performances pré-calculées de l'aéronef, permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef, avec tous les moteurs en fonctionnement, en fonction d'une pluralité de paramètres (dont la vitesse de l'aéronef). De plus, ces performances sont saturées sur la meilleure pente de montée volable par l'aéronef avec un mo- teur en panne, comme précisé ci-dessous ; û un élément de traitement 3 qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 4 à ladite base de données 2, qui présente un niveau de contrainte DAL C, et qui est formé de manière à déterminer ladite trajectoire de vol, à l'aide d'informations issues de ladite base de données 2 ; une base de données 5 qui est qualifiée selon un standard DPAL1 et qui contient des performances réglementaires et certifiées précalculées de l'aéronef, permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef avec un moteur en panne, et ceci uniquement pour une vitesse de meilleure pente, précisée ci-dessous ; et un élément de traitement 6 qui est relié par l'intermédiaire de liaisons 7 et 8 respectivement à ladite base de données 5 et audit élément de traitement 3, qui présente un niveau de contrainte DAL A, et qui est formé de manière à contrôler la trajectoire de vol déterminée par ledit élément de traitement 3, à l'aide d'informations issues de ladite base de don- nées 5. Dans le cadre de la présente invention, on tient compte des définitions suivantes û niveau A (DAL A) : logiciel dont le dysfonctionnement provoquerait ou contribuerait à une panne d'une fonction du dispositif 1 entraînant une 7 condition de panne catastrophique pour l'aéronef (pouvant mener à la perte de l'aéronef et de ses occupants) ; niveau C (DAL C) : logiciel dont le dysfonctionnement provoquerait ou contribuerait à une panne d'une fonction du dispositif 1 entraînant une condition de panne majeure pour l'aéronef ; niveau 1 (DPAL 1) : niveau d'exigence portant sur la maîtrise de l'intégrité, au long du processus d'élaboration, des données destinées à une fonction ou une sous-fonction d'un logiciel de niveau A ou B (DAL A ou DAL B) ; et niveau 2 (DPAL 2) : niveau d'exigence portant sur la maîtrise de l'intégrité, au long du processus d'élaboration, des données destinées à une fonction ou une sous-fonction d'un logiciel de niveau C ou D (DAL C ou DAL D). Ainsi, grâce à l'architecture précitée du dispositif 1 conforme à l'invention, les pentes volables par l'aéronef sont modélisables dans la base de données 2 qui est qualifiée selon le standard DPAL2 qui n'est pas trop contraignant, et les efforts de qualification sont concentrés sur la base de données 5 qui est qualifiée selon le standard DPAL1 fortement contraint, mais qui comporte de façon avantageuse des performances ré-glementaires. En outre, comme indiqué précédemment, les performances précalculées contenues dans la base de données 2 sont saturées sur la meilleure pente de montée volable par l'aéronef avec un moteur en panne. Cette caractéristique est représentée sur la figure 2 qui illustre l'évolution de la pente de montée maximale P en fonction de la vitesse V, et ceci : û pour une courbe Cl en traits mixtes, illustrant le fonctionnement avec tous les moteurs valides ; - une courbe C2 en trait continu, illustrant le fonctionnement avec un moteur en panne ; et 8 une courbe C3 en traits interrompus, illustrant le modèle utilisé pour ladite base de données 2. Ainsi, en cas de panne d'un moteur, l'aéronef a la possibilité de décélérer de la vitesse courante à la vitesse d'équilibre pour maintenir la pente de la trajectoire de vol à basse altitude. Cette trajectoire de vol à basse altitude est donc sûre par rapport à une panne d'un moteur. Ainsi, on continue à utiliser l'intégralité du potentiel de performances de l'aéronef pour la zone de vitesses AV pour laquelle les pentes ne sont pas saturées. 1 o De plus, dans un mode de réalisation particulier, cette zone de vitesses AV (qui présente donc une performance non dégradée et qui est représentée sur la figure 2) correspond à la zone d'utilisation opérationnelle d'une fonction de vol à basse altitude. Par ailleurs, comme indiqué précédemment, ladite base de données 15 5 contient des performances réglementaires précalculées permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef avec un moteur en panne, et ceci uniquement pour une vitesse V1 de meilleure pente. On assure ainsi qu'en cas de panne d'un moteur, l'aéronef est toujours capable de maintenir sa pente de vol, quitte à décélérer. Il existe donc 20 toujours un point d'équilibre en vitesse sur la trajectoire de vol à basse altitude qui garantit à l'aéronef la volabilité de cette trajectoire de vol, et ceci même avec un moteur en panne. De plus, comme le modèle de ladite base de données 5 utilise des performances réglementaires, c'est-à-dire des performances certifiées par 25 les autorités aériennes, le travail de qualification de cette base de données 5 au standard DPAL1 est considérablement simplifié (les données initiales étant valides par définition). En outre, dans un mode de réalisation préféré, la vitesse V1 de meilleure pente avec un moteur en panne est une vitesse qui est dite de 9 "Greendot" sur les avions de type AIRBUS. Cette vitesse de Greendot est généralement celle qui est retenue pour le calcul des performances certifiées considérées dans la présente invention. De plus, cette vitesse est également celle utilisée en général par les calculateurs de contrôle de l'en- veloppe de vitesse, pour borner par le bas les vitesses accessibles par l'aéronef en mode rnanagé lors d'un vol automatique. Ainsi, au cours d'un vol automatique (sous le contrôle d'un pilote automatique) le long de la trajectoire de vol à basse altitude, lors de l'apparition d'une panne moteur, pour maintenir la pente de vol courante et la marge de l'aéronef par rapport au relief, la vitesse de l'aéronef diminuera automatiquement de manière à trouver un nouveau point d'équilibre (poussée de l'aéronef, pente, vitesse). Dans le cas où la pente volée antérieurement à la panne moteur est la plus forte possible (courbe C3 de la figure 2), ce nouveau point d'équilibre en vitesse est la vitesse V1 (figure 2), c'est-à-dire la vitesse de Green- dot. On notera que l'introduction de la vitesse de Greendot comme vitesse de calcul pour les pentes maximales volables avec un moteur en panne garantit un fonctionnement homogène de la fonction aussi bien en vol manuel, qu'en vol automatique (sous le contrôle d'un pilote automati- que). En effet : en vol manuel, la vitesse de consigne en cas de panne moteur est ladite vitesse de Greendot ; et en vol automatique, si le pilote automatique ne peut satisfaire à la fois les consignes de pente et de vitesse, il fera automatiquement décélérer l'aéronef à ladite vitesse de Greendot. En outre, comme indiqué précédemment, la vitesse de Greendot pour un moteur en panne est également la vitesse qui est utilisée pour le calcul des performances réglementaires (certifiées). L'utilisation de ces performances réglementaires réduit considérablement le travail de qualifi-10 cation de la base de données (requis par la norme DO-200a précitée) et du processus d'élaboration associé, au standard DPAL1. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour construire et sécuriser une trajectoire de vol à basse altitude destinée à être suivie par un aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : un premier élément de traitement (3) qui présente un niveau de contrainte DAL C et qui est formé de manière à déterminer ladite trajectoire de vol, à l'aide d'informations issues d'une première base de don-nées (2) ; ladite première base de données (2) qui est qualifiée selon un standard DPAL2 et qui contient des performances pré-calculées de l'aéronef, permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef, avec tous les moteurs en fonctionnement, en fonction d'une pluralité de paramètres, dont la vitesse de l'aéronef, ces performances étant saturées sur la meilleure pente de montée volable par l'aéronef avec un moteur en panne ; un second élément de traitement (6) qui présente un niveau de contrainte DAL A et qui est formé de manière à contrôler la trajectoire de vol déterminée par ledit premier élément de traitement (3), à l'aide d'informations issues d'une seconde base de données (5) ; et ladite seconde base de données (5) qui est qualifiée selon un standard DPAL1 et qui contient des performances réglementaires précalculées de l'aéronef, permettant de fournir une pente de montée maximale volable par l'aéronef avec un moteur en panne, et ceci uniquement pour une vitesse de meilleure pente. 2. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous la revendication 1.