Brevet FR2916287A1 — publié le 20081121

PROCEDE DE TRACEMENT D'UNE PORTION DE TRAJECTOIRE D'UN AERONEF COMPRENANT UN ARC DE CERCLE A RAYON CONSTANT La présente invention concerne le domaine des trajectoires d'un aéronef non prédéfinies par une gestion de vol tel qu'un FMS, dont l'acronyme anglo-saxon signifie flight management system . Elle concerne, plus particulièrement, la création d'un leg AF, dont la signification anglo-saxonne est Arc to Fix , c'est à dire une portion de trajectoire formant un arc de cercle. Elle traite de la génération d'un plan de vol associé au leg AF crée et elle concerne l'insertion de l'aéronef dans le leg AF. Actuellement, certains legs RF, signifiant dans la terminologie anglo-saxonne : constant radius between two fixes et certains legs AF (Arc to a fix) sont présents dans la base de données de navigation de certains aéronefs, notamment dans la majorité des Airbus. Les legs AF et RF correspondent à des portions sensiblement circulaires de trajectoire qui forment des arcs de cercles. Ils sont inclus généralement dans un plan de vol d'un aéronef par la connaissance des points d'entrée et de sortie des portions de trajectoire à voler. Selon les types de legs, ils peuvent être définis par exemple par un point correspondant au centre d'un cercle, le point étant repéré en latitude et longitude par rapport à une balise aérienne connue, et par deux points situés aux extrémités de l'arc, il s'agit d'un point d'entrée et d'un point de sortie de la portion de trajectoire correspondant à l'arc de cercle. Les legs AF et RF peuvent être inclus dans un plan de vol du FMS lors de l'insertion d'une procédure correspondante à un départ ou une arrivée de l'aéronef par exemple. Selon les balises, les bases de données et les routes aériennes, les legs RF et AF sont généralement pré-définis dans le FMS. Dans ce dernier cas de figure, il est simple à l'aide du FMS de voler certaines portions correspondant à ces legs de manière automatique. En revanche, de manière non planifiée dans le plan de vol du FMS d'un aéronef, il arrive qu'en phase terminale de mission, le contrôle aérien donne aux aéronefs des consignes de voler des arcs à une distance constante par rapport à un point donné. Dans ce cas, cette consigne est souvent dé-corrélée d'une procédure terminale existante dans la base de données de navigation et l'arc n'existe pas dans cette base de données. II peut s'agir par exemple d'une demande du contrôle aérien auprès d'un aéronef, hors procédure définie, de voler un arc autour d'une balise aérienne, encore appelé arc DME dans la terminologie aéronautique. Cette procédure peut être nécessaire pour permettre à un aéronef de s'aligner sur le bon axe d'approche pour débuter une approche finale. D'autre part, ce type de procédure peut être entreprise à l'initiative du pilote qui souhaite rejoindre une procédure d'approche. Ce dernier cas correspond le plus souvent à des vols militaires ou de l'aviation générale opérant sur des petits aérodromes. Actuellement, lorsque l'équipage souhaite voler un arc correspondant à un leg AF ou RF non planifié par le FMS, deux solutions 15 sont possibles. Dans un premier cas, l'équipage doit créer une suite de waypoints du plan de vol que l'on souhaite voler. Les waypoints, dans la terminologie aéronautique, sont des points définis dans la base de données de navigation de l'aéronef. La création de ces waypoints s'effectue un par un jusqu'à la 20 constitution d'un arc de cercle. Cette solution reste pénible car elle est effectuée manuellement, de plus elle est approximative. Dans un second cas l'équipage peut utiliser des fonctions du FMS permettant de tracer des arcs de cercle mais ces fonctions ne sont pas destinées à panifier des portions de plan de vol. Cette dernière solution 25 présente le désavantage de devoir voler à la main la trajectoire en essayant de suivre au plus proche l'arc de cercle formant la trajectoire. L'invention propose, par une saisie simple de certains paramètres effectuée par l'équipage par l'intermédiaire du FMS, de tracer 30 automatiquement une portion du plan de vol comprenant un arc de cercle, noté leg, la portion comprenant au moins un point d'entrée et un point de sortie. Notamment, les arcs créés seront définis à arc constant ce qui permet de simplifier la saisie et la génération de la portion à voler. Le FMS permet alors de voler de manière automatique cette portion ralliant une position de 35 l'aéronef à un plan de vol à rejoindre. L'invention a l'avantage de permettre de planifier et de voler à l'aide du FMS des portions de trajectoires non-prédéfinies comprenant un arc de cercle, la portion de trajectoire comprenant des points n'étant pas dans la base de données de navigation et qui ne sont pas insérables manuellement dans un plan de vol lorsque celui-ci est défini à l'avance. Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de tracement d'une portion de trajectoire, à partir de moyens de gestion de vol d'un aéronef, reliant une position connue de l'aéronef à un point de l'espace, noté point de sortie , caractérisé en ce qu'il comprend : • la définition d'un arc de cercle dont les coordonnées du centre sont connues comprenant deux extrémités de coordonnées connues dont une extrémité est le point de sortie ; • la détermination de la position d'un point de transition situé sur l'arc ; • le tracé automatique de la trajectoire par les moyens de gestion de vol de l'aéronef, celle-ci reliant successivement la position connue de l'aéronef, le point de transition et le point de sortie. Avantageusement, la position connue de l'aéronef est la première extrémité de l'arc de cercle, appelé point d'entrée théorique . 25 Avantageusement, le procédé comprend l'affichage d'un tracé de la portion de la trajectoire, par le biais de moyens de visualisation, à l'équipage de l'aéronef. Avantageusement, les points d'entrée théorique et de sortie de l'arc de cercle sont repérés par rapport : 30 • à la position du centre du cercle ; • aux radiales passant respectivement par chacun de ces points qui sont repérées par rapport au cap indiquant le Nord ; • à la distance des points au centre de l'arc. 20 Avantageusement, le point de transition est repéré par rapport à la position du centre du cercle comprenant l'arc de cercle, la distance au centre du cercle, et la longueur d'une portion d'arc calculée à partir du point d'entrée théorique. Avantageusement, le centre du cercle est un point extrait d'une base de données de navigation. Avantageusement, la valeur de la longueur de la portion d'arc calculée entre le point d'entrée théorique et le point de transition est proportionnelle à une consigne de vitesse vraie de l'aéronef, notée TAS. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : un exemple de leg AF lorsque la position connue de l'aéronef dans le procédé est le point d'entrée théorique ; • la figure 2 : un exemple de tracé du leg AF lorsque la position connue de l'aéronef n'est pas sur le leg AF. La figure 1 présente un schéma d'un arc de cercle 6 généré par le FMS, selon le procédé de l'invention, suite à l'insertion dans une fenêtre de saisie du FMS d'un certain nombre de paramètres propres à la trajectoire à voler par l'aéronef. L'équipage souhaite que l'aéronef vole selon un arc de cercle 6 dont le point d'entrée théorique 3 devant être approché et le point de sortie 4 devant être rejoint ne sont pas définis dans la base de données de navigation. Suite à l'atteinte du point de sortie 4 après avoir volé la portion de trajectoire formant l'arc de cercle, l'aéronef rejoindra éventuellement un plan de vol 10 pré-défini (comme cela sera décrit en figure 2), par exemple une procédure d'approche. Afin de générer un arc de cercle d'une manière simple lors du vol, le procédé selon l'invention propose à l'équipage de définir l'arc de cercle à partir des paramètres suivants: • La position du centre du cercle 1, appelé centre de l'arc , qui est un waypoint généralement connu de la base de 35 données de navigation de l'aéronef. II peut correspondre à une balise connue mais ce n'est pas obligatoire, il suffit que ce soit un waypoint à position fixe, connu du FMS. • La Valeur R, exprimé généralement en Mille Marin (Nm), correspondant au rayon de l'arc de cercle que l'on veut tracer et voler par la suite. • La valeur de la radiale 2, exprimée généralement en degrés, notée THETA-entry, à partir de laquelle on souhaite théoriquement commencer à voler la portion de trajectoire formée par l'arc de cercle. Cette valeur est généralement repérée par rapport au cap 8 correspondant au Nord. • La valeur de la radiale 2', exprimée généralement en degrés, notée THETA-exit, à laquelle on souhaite finir de voler la portion de trajectoire formée par l'arc de cercle. Cette valeur est généralement repérée par rapport au cap 8 correspondant au Nord. • Le sens du virage, vers la droite ou la gauche suivant la direction d'où l'aéronef arrive. Selon le cas, on considère l'arc le plus petit 6 ou le plus grand 9 dans le cercle correspondant. Le sens du virage peut alors être repéré par un sens giratoire droite ou gauche selon d'où l'aéronef arrive. Le sens du virage par défaut utilisé pour entrer dans l'arc de cercle correspond à l'arc le plus court, lorsque les deux radiales 2, 2' sont entrées. 25 Les paramètres définis ci-dessus peuvent être transmis par le contrôleur aérien ou connus de l'équipage selon les cas de figures. Un cas de mise en oeuvre du procédé consiste à considérer une page de saisie du FMS, dans laquelle une fonction, nommée par exemple 30 Procédure d'Arc , permet de saisir les différents paramètres précités dans un formulaire. Les données peuvent alors être configurées de manière à être modifiables à chaque instant. Dans ce cas de réalisation les différents points sont notés dans l'affichage du FMS comme suit : 35 Point d'entrée théorique 3 : WPT-A 10 15 20 Point de sortie 4 : WPT-B Centre du cercle 1 : WPT-C Dans un premier cas d'exemple, le FMS permet selon le procédé de l'invention de calculer et de tracer automatiquement la trajectoire associée à l'arc de cercle et de créer le plan de vol correspondant. Le FMS calcule le tracé 6 de l'arc à partir des donnés saisies pour chacun des points, défini par un nom, un angle et un rayon : • le point d'entrée théorique 3 dans l'arc WPTA : o Nom : WPT-A o Angle : THETA-entry o Rayon : R • le point de sortie 4 de l'arc WPTB : o Nom : WPT-B o Angle : THETA-exit o Rayon : R Dans cet exemple, on considère un cas particulier où la position de l'aéronef choisie pour le calcul du tracé est la position du point d'entrée théorique 3. Ce cas correspond à un cas de figure où l'équipage souhaite uniquement tracer la portion circulaire de trajectoire à parcourir pour rejoindre éventuellement un plan de vol 10 (figure 2) prédéfini à partir du point 4. Par la suite, on considérera un autre cas de figure où l'aéronef a une position quelconque et souhaite tracer la portion de trajectoire correspondant à l'entrée dans l'arc de cercle. Dans ce premier exemple, selon le procédé de l'invention, le FMS calcule la position d'un point de transition 5 se trouvant à une distance du point 3 d'entrée théorique dont la valeur est proportionnelle à une consigne de vitesse de l'aéronef. Cette distance est notée d et est exprimée généralement en Mille Marin (Nm). De surcroît le point de transition 5 se situe sur l'arc 6, la distance d correspond donc à une portion 6' de l'arc de cercle 6. La valeur de la distance d est proportionnelle à la consigne de vitesse à laquelle l'aéronef doit voler la portion de trajectoire formée par l'arc de cercle 6. Cette consigne de vitesse correspond généralement à la vitesse vraie de l'aéronef théorique, elle est notée TASth et signifie tue air speed théorique. La vitesse est divisée par une constante C afin d'obtenir la distance entre le point 3 d'entrée théorique et le point de transition 5. Un cas d'exemple permet de choisir avantageusement la valeur C = 200. On a la relation d = TASth / 200. Dans le cas de réalisation décrit, le point de transition 5 positionné sur l'arc de cercle 6 à une distance d du point d'entrée théorique est noté WPT-AA dans l'affichage du FMS. Afin de générer le point de transition 5, de la même manière que ~o le point 3 d'entrée théorique (WPT-A) et le point de sortie 4 (WPT-B), on a les caractéristiques suivantes qui permettent de définir la position du point de transition 5 et d'intégrer ce point au plan de vol : • Nom : WPT-AA • Angle : Si l'arc est gauche (arc 6) : 15 o THETA-entrytrue = THETA-entry + deltaTHETA-entry Si l'arc est droite (arc 9) : o THETA-entrytrue = THETA-entry ù deltaTHETA-entry Avec deltaTHETA-entry = 360 . d/(27TR), exprimé en degrés. • Rayon : R 20 De la même manière que précédemment, la valeur de la radiale 2" du point de transition 5, notée THETA-entrytrue, correspond à l'angle à partir duquel on souhaite réellement commencer à voler la portion de trajectoire formée par l'arc de cercle. Cette valeur est généralement repérée par rapport 25 au cap 8 correspondant au Nord. Le point de transition 5 correspond au point réel d'entrée de l'aéronef dans la portion de trajectoire formant l'arc de cercle 6. La génération de ce point permet d'adapter, quelle que soit la trajectoire 30 courante de l'aéronef, son entrée dans la portion d'arc de manière fluide. Dans le premier exemple, la position de l'aéronef étant prise au point d'entrée théorique 3, l'aéronef suit naturellement, dans ce cas particulier, la portion 6' d'arc de cercle. 5 Suite à la construction du tracé de la portion de trajectoire correspondant à l'arc de cercle 6 et à la construction du point de transition 5, le FMS est capable de générer un plan de vol permettant de rallier le point d'entrée théorique 3 au point de sortie 4. Le plan de vol est ainsi crée par la succession d'événements suivants : • DISCON , traduisant le début du plan de vol correspondant au tracé crée ; ~o • IF : WPT-A , IF désignant le type de leg, l'acronyme signifiant Initial Fix dans la terminologie anglo-saxonne ; • DF : WPT-AA , DF signifiant Distance to Fix au point WPT-AA, c'est à dire le rayon du cercle (6,9) ; • AF , qui représente l'arc de cercle entre la radiale 2" de 15 valeur THETA-entrytrue passant par le point WPT-AA et la radiale 2' de valeur THETA-exit passant par le point WPT-B. L'arc étant tracé à une distance R du centre WPT-C ; • DISCON , traduisant la fin du tracé correspondant au plan de vol ainsi crée. 20 Dans un second cas de réalisation on considère une position quelconque de l'aéronef dans l'espace, celle-ci étant connue et antérieure au point théorique 3. Le procédé selon l'invention permet de tracer la portion de trajectoire correspondante à la trajectoire permettant de rejoindre l'arc de 25 cercle et la portion d'arc de cercle à voler. La figure 2 illustre ce second cas d'exemple. On considère une position 7 de l'aéronef connue. Le tracé correspond donc dans un premier temps à une première jonction 6" entre une position 7 de l'aéronef et le point de transition 5 et dans un second temps à une seconde jonction 6 entre le 30 point de transition 5 et le point de sortie 4. Cette seconde partie du tracé étant calculée comme précédemment. Le tracé de la trajectoire de l'aéronef correspond au tracé 6" et au tracé 6. Dans le cas de réalisation décrit, la position 7 de l'aéronef utilisée pour le tracé de la trajectoire est notée WPT-X dans l'affichage du FMS. Le point de transition 5 est calculé comme précédemment. Le plan de vol est ainsi crée par la succession des événements suivants affichés dans le FMS : • WPT-X , point initial du tracé, c'est à dire la position de l'aéronef connue avant l'entrée dans la portion d'arc générée ; • DF : WPT-A , DF signifiant distance to fix au point WPT- A, c'est à dire le rayon du cercle ; ^ DF : WPT-AA , DF signifiant distance to fix au point WPT-AA, c'est à dire le rayon du cercle ; ^ AF , représente l'arc entre la radiale 2" THETA-entrytrue au point WPT-AA et la radiale 2' THETA-exit au point WPT-B. L'arc étant tracé à une distance R du centre WPT-C ; • DISCON , traduisant la fin du tracé correspondant au plan de vol ainsi crée. L'aéronef rejoint éventuellement une trajectoire 10 correspondant 20 à un plan de vol du FMS, après avoir volé la portion de trajectoire correspondant au tracé généré par le procédé selon l'invention. Une variante du procédé selon l'invention est de considérer qu'il est possible de construire l'arc à partir d'autres paramètres que ceux 25 évoqués précédemment. Un exemple des paramètres à saisir par l'équipage peut être : • La position du centre du cercle 1, appelé centre de l'arc , qui est un waypoint généralement connu de la base de données de navigation de l'aéronef. II peut correspondre à une 30 balise connue mais ce n'est pas obligatoire, il suffit que ce soit un waypoint à position fixe, connu du FMS. • La valeur de la radiale 2, exprimée généralement en degrés, notée THETA-entry, à laquelle on souhaite théoriquement commencer à voler la portion de trajectoire formée par l'arc de 15 cercle. Cette valeur est généralement repérée par rapport au cap 8 correspondant au Nord. • La position du point de sortie 4, noté WPT-B, repérée à partir de une latitude et une longitude ; • Le sens du virage, vers la droite ou la gauche suivant la direction d'où l'aéronef arrive. Selon le cas, on considère l'arc le plus petit 6 ou le plus grand 9 dans le cercle correspondant. Le sens du virage peut alors être repéré par un sens giratoire droite ou gauche selon d'où l'aéronef arrive. Le sens du virage par défaut utilisé pour entrer dans l'arc de cercle correspond à l'arc le plus court, lorsque les deux radiales 2, 2' sont entrées. Dans ce dernier cas de figure, le rayon R de l'arc de cercle est calculé comme étant la distance entre le centre 1 du cercle comprenant l'arc 6 et le point de sortie 4, les waypoints 3 et 5 étant calculés comme précédemment à partir du rayon R. Le plan de vol se crée comme précédemment à partir de : • IF : WPT-A , IF étant le type de Ieg, l'acronyme signifiant Initial Fix dans la terminologie anglo-saxonne ; • DF : WPT-AA , DF signifiant distance to fix au point d'entré théorique 3, c'est à dire le rayon du cercle ; ^ AF , représente l'arc entre la radiale 2" THETA-entrytrue au point WPT-AA et la radiale 2' THETA-exit au point WPT-B. L'arc étant tracé à une distance R du centre WPT-C ; Dans tous les cas de figures, le procédé selon l'invention permet de créer une portion de trajectoire comprenant un arc de cercle à l'aide de paramètres de saisie identifiés précédemment selon les étapes suivantes : • Un point d'entrée théorique 3 (WPT-A) est calculé ; • Un point de sortie 4 (WPT-B) est calculé ; • Un arc de cercle est défini entre le point d'entré théorique 3 (WPT-A) au point de sortie 4 (WPT-B) ; • Une position connue de l'aéronef 7 (WPT-X) est identifiée. Par défaut si aucun point n'est défini la position de l'aéronef est choisie comme le point d'entrée théorique 3 (WPT-A) ; • Un point de transition 5 (WPT-AA) situé sur l'arc est calculé à partir d'une consigne de la vitesse de l'aéronef et d'une constante ; • Les tracés entre la position 7 connue de l'aéronef, le point de transition 5 et le point de sortie 4 permettent de définir le plan de vol à suivre, la partie du tracé 6 joignant le point de transition au point de sortie étant un arc de cercle. L'invention a pour principal avantage de satisfaire la génération d'un plan de vol non prédéfini dans le FMS. Les points joignant le tracé du vol n'étant pas connus de la base de données de navigation. II est possible 15 de générer une portion de trajectoire définissant un plan de vol que l'aéronef vole de manière automatique. Cette portion de trajectoire est définie de manière simple par la connaissance d'une balise connue, d'un point d'entrée et d'un point de sortie que l'on souhaite rejoindre. L'avantage d'une telle solution est de tracer sur une fenêtre de 20 visualisation du FMS la trajectoire générée par le procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention permet de gagner en disponibilité de l'équipage lorsqu'une telle procédure est demandée par le control aérien par exemple. Une fenêtre de saisie du FMS permettant simplement de rentrer les 25 paramètres connus et celui-ci permettant de générer un plan de vol simplement. 10 REVENDICATIONS 1. Procédé de tracement d'une portion de trajectoire (6, 6"), à partir de moyens de gestion de vol d'un aéronef, reliant une position connue (7) de l'aéronef à un point de l'espace (4), noté point de sortie , caractérisé en ce qu'il comprend : • la définition d'un arc de cercle dont les coordonnées du centre (1) sont connues comprenant deux extrémités (3, 4) de coordonnées connues dont une extrémité est le point de sortie (4) • la détermination de la position d'un point de transition (5) situé sur l'arc ; • le tracé automatique de la trajectoire (6, 6") par les moyens de gestion de vol de l'aéronef, celle-ci reliant successivement la position connue (7) de l'aéronef, le point de transition (5) et le point de sortie (4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position connue de l'aéronef est la première extrémité (3) de l'arc de cercle, appelé point d'entrée théorique . 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'affichage d'un tracé (6, 6") de la portion de la trajectoire, par le biais de moyens de visualisation. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'entrée théorique (3) et de sortie (4) de l'arc de cercle sont repérés par rapport : • à la position du centre (1) du cercle ; • aux radiales (2, 2') passant respectivement par chacun de ces points qui sont repérées par rapport au cap (8) correspondant au nord; • à la distance des points au centre de l'arc.35 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le centre du cercle (1) est un point extrait d'une base de données de navigation. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de transition (5) est repéré par rapport à la position du centre (1) du cercle comprenant l'arc de cercle, la distance au centre du cercle, et la longueur d'une portion d'arc calculée à partir du point d'entrée théorique (3) 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de la longueur de la portion d'arc calculée entre le point d'entrée théorique (3) et le point de transition (5) est proportionnelle à une consigne de vitesse.15