Brevet FR2901893A1 — publié le 20071207

La présente invention concerne un dispositif de surveillance d'informations de commande d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport. Lesdites informations de commande concernent des informations telles que par exemple la vitesse commandée ou le roulis commandé, qui sont déterminées de façon usuelle par au moins un système de gestion de vol de type FMS ("Flight Management System" en anglais) et qui sont utilisées en particulier pour guider l'aéronef. Dans le cadre d'opérations aériennes futures telles que des opéra- tions à performances de navigation élevées en approche et au décollage, de type RNP SAAAR ("Required Navigation Performance with Special Aircraft and Aircrew Approval Required" en anglais) ou de type RNP AR ("Required Navigation Performance with Authorizations Required"), l'un des problèmes à résoudre est de rendre toujours plus sûre la chaîne de commande de type RNP, en particulier la chaîne de guidage. Les opérations de type RNP sont des opérations réalisées essentiellement à l'aide de capteurs de positionnement, en particulier de type GPS ("Global Positioning System" en anglais), de calculateurs de gestion de vol de type FMS, et d'un moyen de pilotage automatique, embarqués sur l'aéronef. La plupart des systèmes de gestion de vol élaborent des ordres de commande pour le guidage sous forme d'une commande de roulis. Cette commande de roulis est transmise au moyen de pilotage automatique qui a pour mission de la mettre en oeuvre. Un tel mode de réalisation est notamment prévu sur les avions de transport civils de type Airbus A320, A330, A340, et A380. Les systèmes de gestion de vol sont non critiques. 2 Sur les avions de transport civils, il n'existe pas de surveillance spécifique concernant la commande de roulis issue d'un système de gestion de vol. Or, le système de gestion de vol est actuellement le plus grand contributeur dans le calcul de défaillances de type "perte non détec- tée du guidage". Par ailleurs, il n'existe pas de surveillance spécifique liée à la commande de roulis en entrée de petite boucle de guidage. Le calculateur de guidage est ainsi un autre contributeur significatif dans le calcul des défaillances de type "perte non détectée du guidage". L'un des problèmes posés par les opérations de type RNP SAAAR précitées est qu'elles reposent sur l'utilisation d'au moins un système de gestion de vol. Actuellement, les opérations de type RNP SAAAR sont assimilées à des opérations d'approche de non-précision et sont donc compatibles avec l'utilisation d'un système de gestion de vol. Cependant, une caractéristique des opérations de type RNP SAAAR est que l'aéronef doit être guidé le long d'une trajectoire de vol précise dans l'espace (référencée dans le système de gestion de vol) pour éviter des obstacles potentiels (montagne ...) relativement plus proches que ce qui est réalisé actuellement. Aussi, même si d'un point de vue réglementaire actuel, l'exigence spécifique de stabilité est satisfaite avec les architectures usuelles préci- tées, il serait avantageux de pouvoir disposer d'une architecture significa- tivement plus robuste aux défaillances de guidage, dans le cadre d'opérations de type RNP SAAAR. Les réglementations futures pourraient se baser sur une telle architecture plus robuste. La présente invention a pour objet notamment d'améliorer la fiabilité du guidage d'un aéronef, sans avoir à modifier profondément les calculateurs existant actuellement. Elle concerne un dispositif de surveillance d'informations de commande d'un aéronef (qui sont engendrées par au moins deux systèmes de gestion de vol différents embarqués sur l'aéronef), permettant de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif qui est embarqué est remarquable en ce qu'il comporte : au moins un calculateur externe auxdits systèmes de gestion de vol et comprenant un moyen de comparaison qui comporte un premier élément pour calculer les différences, deux à deux, entre des informations de commande issues de chacun desdits systèmes de gestion de vol de l'aéronef et un deuxième élément qui compare chacune de ces différen- ces à au moins une valeur de seuil prédéterminée ; et un système d'alerte qui est relié audit calculateur et qui engendre un signal d'alerte lorsqu'au moins l'une desdites différences est supérieure à ladite valeur de seuil. Ainsi, le dispositif de surveillance conforme à l'invention réalise une surveillance des informations de commande (roulis commandé ou vitesse commandée par exemple) issues d'au moins deux systèmes de gestion de vol de manière à pouvoir détecter toute incohérence, et en particulier à pouvoir en tenir compte dans le guidage de l'aéronef, par l'intermédiaire dudit système d'alerte, comme précisé ci-dessous. Le dispositif conforme à l'invention s'applique à toutes les phases de vol où au moins deux systèmes de gestion de vol de l'aéronef sont actifs et gèrent le vol en fournissant des informations de commande, en particulier des informations de guidage. Ledit dispositif trouve son application la plus intéressante dans des opérations d'approche (de non-précision) et de décollage à l'aide de systèmes de gestion de vol, en particulier dans un cadre d'une approche de type RNP SAAAR précité. Ainsi, grâce à l'invention, un calculateur externe qui est considéré comme fiable exploite les informations de commande, en particulier des informations de guidage, fournies par les différents systèmes de gestion 4 de vol de l'aéronef, et le système d'alerte engendre un signal d'alerte tel que précisé ci-dessous, lorsque ces informations de commande diffèrent (entre elles) de plus d'une valeur de seuil prédéterminée. On notera que la présente invention s'applique à un aéronef muni d'au moins deux systèmes de gestion de vol différents, et en particulier à un avion de transport civil de type A320, A330 ou A340 (qui comprend deux systèmes de gestion de vol) ou à un avion de transport civil de type A380 qui comprend trois systèmes de gestion de vol. Dans le cadre de la présente invention, ledit système d'alerte peut comporter différents moyens précisés ci-dessous. Dans un premier mode de réalisation, ledit système d'alerte comporte un moyen permettant d'engendrer un signal d'alerte susceptible de rendre passif une fonction de guidage d'un moyen de pilotage automatique, en particulier en faisant revenir ledit moyen de pilotage automatique en mode de base ou en déconnectant ce moyen de pilotage automatique. Dans ce cas, l'attention du pilote est attirée très tôt sur un comportement potentiellement défaillant des systèmes de gestion de vol de sorte qu'il peut prendre alors des décisions telles que la reprise en main de l'aéronef ou l'inhibition de l'alerte par exemple, après avoir pris connaissance de la situation. Dans un deuxième mode de réalisation, en variante ou en complément du premier mode de réalisation précité, ledit système d'alerte comporte un écran de visualisation qui affiche un message d'alerte, de type textuel ou de type analogique, illustrant ledit signal d'alerte. En outre, dans un troisième mode de réalisation, en variante ou en complément de l'un desdits premier et deuxième modes de réalisation pré-cités, ledit système d'alerte comporte un écran primaire de pilotage de type PFD ("Primary Flight Display" en anglais), qui engendre un signal d'alerte sous forme d'une modification de barres relatives à un directeur de vol, qui sont affichées sur cet écran primaire de pilotage. Dans ce cas, dans une mise en oeuvre préférée, ledit écran primaire de pilotage est formé de manière à également afficher (en plus desdites barres relatives au directeur de vol correspondant au côté de l'aéronef où se trouve cet écran primaire de pilotage) des informations relatives au directeur de vol, correspondant au côté opposé. Par ailleurs, dans un quatrième mode de réalisation, ledit système d'alerte comporte au moins un moyen d'alarme (de type visuel ou sonore). Grâce audit deuxième, troisième ou quatrième mode de réalisation, l'attention du pilote est attirée très tôt sur un comportement potentielle-ment défaillant des systèmes de gestion de vol de sorte qu'il peut prendre alors des décisions telles que la reprise en main de l'aéronef, le transfert d'autorité d'un moyen de pilotage automatique ou l'inhibition de l'alerte par exemple, après avoir pris connaissance de la situation. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier : - ledit dispositif comporte de plus : des premiers moyens pour engendrer au moins deux valeurs courantes différentes d'au moins un paramètre de vol (par exemple l'écart latéral entre la position courante de l'aéronef et une trajectoire de référence que ledit aéronef doit suivre), issues de sources différen-tes ; et des seconds moyens pour vérifier la cohérence entre lesdites va-leurs courantes ; et - ledit système d'alerte est formé de manière à prendre en compte les traitements mis en oeuvre par lesdits seconds moyens pour engendrer ledit signal d'alerte. La présente invention concerne également un système de guidage d'un aéronef, du type comportant : û un ensemble de sources d'informations ; 6 - un ensemble de gestion de vol qui est relié audit ensemble de sources d'informations et qui comprend au moins deux systèmes de gestion de vol susceptibles d'engendrer des informations de commande ; et - un moyen de pilotage automatique utilisant des données obtenues à partir desdites informations de commande, pour guider automatique- ment l'aéronef. Selon l'invention, ledit système de guidage est remarquable en ce qu'il comporte, de plus, un dispositif de surveillance d'informations de commande, tel que celui précité. 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 de surveillance conforme à l'invention. La figure 2 montre schématiquement un système de guidage au- quel est appliqué un dispositif de surveillance conforme à l'invention. La figure 3 montre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un système d'alerte faisant partie d'un dispositif de surveillance conforme à l'invention. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à surveiller des informations de commande d'un aéronef, en particulier des informations de commande de guidage, telles que des vitesses commandées ou des roulis commandés par exemple, et ceci quelle que soit la phase de vol de l'aéronef. Dans le cadre de la présente invention, ces informations de commande sont engendrées par au moins deux systèmes de gestion de vol 2A et 2B différents, qui font partie d'un ensemble de gestion de vol 3 embarqué tel que représenté sur la figure 2. 7 De façon usuelle, un tel ensemble 3 de gestion de vol peut faire partie d'un système de guidage 4 d'un aéronef, qui comporte de plus : un ensemble 5 de sources d'informations usuelles, qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 6 audit ensemble 3 ; et un moyen de pilotage automatique usuel 7, qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 8 audit ensemble de gestion de vol 3 et qui utilise, pour guider automatiquement l'aéronef, notamment des données qui sont obtenues de façon usuelle à partir des informations de commande engendrées par lesdits systèmes de gestion de vol 2A et 2B. Selon l'invention, ledit système de surveillance 1 qui est embar- qué, comporte : û au moins un calculateur 9 qui est externe auxdits systèmes de gestion de vol 2A, 2B, qui est fiable, et qui comprend un moyen de comparai-son 10. Ce moyen de comparaison 10 comporte un premier élément in- tégré qui calcule les différences, deux à deux, entre des informations de commande reçues respectivement desdits systèmes de gestion de vol 2A, 2B par l'intermédiaire d'une liaison 11 (qui est par exemple reliée à ladite liaison 8 à la sortie dudit ensemble 3). Ce moyen de comparaison 10 comporte, de plus, un deuxième élément intégré qui compare cha- cune des différences ainsi calculée à au moins une valeur de seuil pré- déterminée. Ce deuxième élément peut comporter un hystérésis pour éviter que les résultats de la comparaison ne varient sans cesse ; et un système d'alerte 12 qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 13 audit calculateur 9 et qui est formé de manière à engendrer un signal d'alerte précisé ci-dessous, lorsque ledit deuxième élément conclut qu'au moins l'une desdites différences est supérieure à ladite valeur de seuil. Ainsi, le dispositif de surveillance 1 conforme à l'invention réalise une surveillance des informations de commande (roulis commandé ou vi- tesse commandée par exemple) issues d'au moins deux systèmes de gestion de vol 2A, 2B différents de l'aéronef de manière à pouvoir détecter toute incohérence, et en particulier à pouvoir en tenir compte dans le guidage dudit aéronef, par l'intermédiaire dudit système d'alerte 12, comme précisé ci-dessous. Le dispositif 1 conforme à l'invention s'applique à toutes les phases de vol où au moins deux systèmes de gestion de vol 2A, 2B de l'aéronef sont actifs et gèrent le vol en fournissant des informations de commande, en particulier des ordres de guidage. Ledit dispositif 1 trouve son application la plus intéressante dans des opérations d'approche (de non-précision) et de décollage à l'aide de systèmes de gestion de vol, en particulier dans le cadre d'une approche de type RNP SAAAR précité. Ainsi, selon l'invention, un calculateur externe 9 qui est considéré comme fiable exploite les informations de commande, en particulier des informations de guidage, fournies par les différents systèmes de gestion de vol 2A, 2B de l'aéronef, et le système d'alerte 12 engendre un signal d'alerte tel que précisé ci-dessous, lorsque ces informations de commande diffèrent (entre elles) de plus d'une valeur de seuil prédéterminée. Ledit calculateur 9 peut être, notamment, un calculateur d'alerte de vol de type FWC ("Flight Warning Computer" en anglais), un calculateur de gestion d'affichage de type DMC ("Display Management Computer" en anglais) ou un calculateur de guidage de vol de type FGC ("Flight Guidance Computer" en anglais). On notera que la présente invention s'applique à un aéronef muni d'au moins deux systèmes de gestion de vol 2A, 2B différents, et en particulier à un avion de transport civil de type A320, A330 ou A340 (dont chacun comporte deux systèmes de gestion de vol) ou à un avion de transport civil de type A380 qui comporte trois systèmes de gestion de vol. Bien entendu, dans le cas de deux systèmes de gestion de vol 2A et 9 2B, ledit premier élément du moyen de comparaison 10 calcule à chaque fois une seule différence, à savoir celle entre les informations reçues respectivement desdits deux systèmes 2A et 2B, tandis que, dans le cas de trois systèmes de gestion de vol 2A, 2B et 2C, ledit premier moyen cal-cule à chaque fois trois différences, à savoir celles entre les informations de commande de 2A et 2B, de 2A et 2C et de 2B et 2C. Dans le cadre de la présente invention, ledit système d'alerte 12 peut comporter différents moyens précisés ci-dessous. Ledit système d'alerte 12 peut notamment comporter, comme représenté sur la figure 3, un moyen 14 permettant d'engendrer un signal d'alerte susceptible de rendre passif une fonction de guidage dudit moyen de pilotage automatique 7, auquel il est par exemple relié par l'intermédiaire d'une liaison 15. A cet effet, ledit moyen 14 peut faire revenir le moyen de pilotage automatique 7 dans un mode de base (de type 15 usuel "Heading/vertical speed" ou "track/FPA") conformément à une ré-version cockpit où il peut déconnecter ledit moyen de pilotage automatique 7 à partir d'une déconnection autopilote cockpit. Ledit système d'alerte 12 peut également comporter un écran de visualisation 16, par exemple un écran primaire de pilotage de type PFD 20 ("Primary Flight Display" en anglais), un écran de navigation de type ND ("Navigation Display" en anglais), un écran d'alerte relative aux moteurs de type EWD ("Engine Warning Display" en anglais), ou une unité de contrôle et d'affichage multifonction de type MCDU ("Multipurpose Control and Display Unit" en anglais). Cet écran de visualisation 16 est 25 destiné à afficher un message d'alerte, sous forme textuelle ou sous forme analogique, destiné à illustrer le cas échéant ledit signal d'alerte. En outre, ledit système d'alerte 12 peut également comporter un moyen d'alarme 17 (déclenchable), par exemple un voyant dédié et/ou une 10 alarme sonore, qui est prévu dans le poste de pilotage de l'aéronef et qui est déclenché lorsqu'un signal d'alerte est émis. Par ailleurs, ledit système d'alerte 12 peut également comporter un écran primaire de pilotage 18, de type PFD, qui engendre un signal d'alerte sous forme d'une modification de barres DV relatives à un directeur de vol (qui est affiché de façon usuelle sur cet écran primaire de pilotage 18), par exemple en faisant clignoter ces barres DV. Dans un mode de réalisation particulier, chaque écran primaire de pilotage 18 de l'aéronef qui en compte généralement deux, l'un étant des- tiné au pilote et l'autre au copilote, peut afficher, en plus des barres DV usuelles, également au moins un symbole particulier matérialisant au moins une information relative à l'écran 18 du côté opposé. Cette information peut être utilisée par le pilote comme une information supplémentaire, en plus des autres informations déjà disponibles sur l'écran primaire de pilotage et un écran de navigation, dans le diagnostic en vue de l'identification de la source d'une panne, afin de l'isoler (confirmation que le directeur de vol du côté opposé est intègre), et dans le contrôle manuel de l'aéronef lors d'une phase de reprise en main. On sait que, dans le cas le plus général d'une panne d'embarquement, les barres DV de directeur de vol indiquent des consignes très différentes des deux côtés du poste de pilotage, bien que chaque opérateur (pilote, copilote) ne dispose de son côté que d'une seule information. Aussi, le pilote est amené, dans la situation usuelle, à échanger rapidement des informations avec le copilote, et peut décider de sup- primer les barres DV et gérer la situation par d'autres moyens. Pour remédier à ces inconvénients : û ledit dispositif comporte de plus : des moyens 19 pour engendrer au moins deux valeurs courantes différentes issues de deux sources différentes d'au moins un même 11 paramètre de vol (tel que l'écart latéral courant entre la position courante de l'aéronef et une trajectoire de référence par exemple). Ces moyens 19 peuvent faire partie de l'ensemble 5 ; et des moyens 20 qui sont reliés par l'intermédiaire de liaisons 21 et 22 respectivement auxdits moyens 19 et audit calculateur 9 et qui sont formés de manière à vérifier la cohérence desdites deux va-leurs engendrées par lesdits moyens 19 ; et ledit système d'alerte 12 est formé de manière à prendre en compte lesdites valeurs courantes pour engendrer ledit signal d'alerte et pour afficher une information supplémentaire concernant une aide à la déci-sion. Le système d'alerte 12 transmet au pilote un signal d'alerte différent lorsque chacune de ces informations analysées (information de commande, écart latéral) n'est plus intègre, par exemple sous forme de si-gnaux clignotants et/ou par le retrait automatique d'indicateurs, de façon à attirer de façon plus précise l'attention de l'équipage sur les incohérences qui existent alors. Ainsi, le pilote peut continuer à afficher les barres DV et il peut améliorer le diagnostic relatif à l'identification de la source de la panne, ainsi que le contrôle manuel de l'aéronef lors d'une reprise en main. REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance d'informations de commande d'un aéronef, informations de commande qui sont engendrées par au moins deux systèmes de gestion de vol (2A, 2B) différents embarqués sur l'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un calculateur (9) externe auxdits systèmes de gestion de vol (2A, 2B) et comprenant un moyen de comparaison (10) qui comporte un premier élément pour calculer les différences, deux à deux, entre des informations de commande issues de chacun desdits systèmes de ges- tion de vol (2A, 2B) et un deuxième élément pour comparer chacune de ces différences à au moins une valeur de seuil prédéterminée ; et un système d'alerte (12) qui est relié audit calculateur (9) et qui engendre un signal d'alerte lorsqu'au moins l'une desdites différences est supérieure à ladite valeur de seuil. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'alerte (12) comporte un moyen (14) permettant d'engendrer un signal d'alerte susceptible de rendre passif une fonction de guidage d'un moyen de pilotage automatique (7). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit système d'alerte (12) comporte un écran de visualisation (16) qui affiche un message d'alerte illustrant ledit signal d'alerte. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit système d'alerte (12) comporte au moins un moyen d'alarme (17). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit système d'alerte (12) comporte un écran primaire de pilotage (18) qui engendre un signal d'alerte sous forme d'une 13 modification de barres relatives à un directeur de vol, qui sont affichées sur cet écran primaire de pilotage (18). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit écran primaire de pilotage (18) est formé de manière à afficher, en plus desdites barres relatives au directeur de vol correspondant au côté de l'aéronef où se trouve ledit écran primaire de pilotage (18), des informations relatives au directeur de vol, correspondant au côté opposé. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que : ledit dispositif (1) comporte de plus : des premiers moyens (19) pour engendrer au moins deux valeurs courantes différentes d'au moins un paramètre de vol, issues de sources différentes ; et des seconds moyens (20) pour vérifier la cohérence entre lesdites valeurs courantes ; et ledit système d'alerte (12) est formé de manière à prendre en compte les traitements mis en oeuvre par lesdits seconds moyens (20). 8. Système de guidage d'un aéronef, comportant : un ensemble (5) de sources d'informations ; un ensemble de gestion de vol (3) qui est relié audit ensemble (5) de sources d'informations et qui comprend au moins deux systèmes de gestion de vol (2A, 2B) susceptibles d'engendrer des informations de commande ; et un moyen de pilotage automatique (7) utilisant des données obtenues à partir desdites informations de commande, pour guider automatique-ment l'aéronef, 14 caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, un dispositif (1) de surveillance d'informations de commande, tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de guidage (4) tel que celui spécifié sous la revendication 8.