Brevet FR2924213A1 — publié le 20090529

Instrument de secours pour aéronef comportant les fonctions de contrôle radio et système de gestion de vol associé Dans le domaine aéronautique et en particulier dans le domaine des hélicoptères civils et militaires, les règles de sûreté de fonctionnement imposent d'avoir des chaînes fonctionnelles redondées et ségrégées pour toutes les fonctions critiques fournies par les suites avioniques embarquées. Ainsi, plusieurs matériels et logiciels peuvent remplir la même fonction afin d'assurer la disponibilité de ladite fonction en cas de perte d'un de ces matériels ou logiciels. Ces règles sont incontournables puisque la certification des machines par des organismes internationaux comme l'EASA qui est l' � European Aviation Safety Agency � ou la FAA qui est la � Federal Aviation Administration � en dépend. Or, les systèmes avioniques pour hélicoptères sont de plus en plus intégrés afin de réduire leur encombrement et leur poids, caractéristiques qui agissent directement sur les performances de l'appareil. L'objectif des concepteurs de systèmes avioniques devient donc de concevoir des systèmes avioniques répondant aux contraintes de redondance du matériel tout en garantissant un poids total de la suite avionique le plus faible possible. Le contrôle radio, incluant les moyens de navigation et de communication fait partie des fonctions critiques car la perte combinée de tout moyen de navigation et de communication ne permet ni de poursuivre un vol ni d'atterrir en toute sécurité. Cette fonction doit donc être conçue avec un niveau de redondance du matériel suffisant tout en limitant au mieux le nombre d'équipements embarqués. Les solutions existantes prévoient le nombre de redondance nécessaire sans chercher à résoudre les problèmes de poids et d'encombrement. Dans la plupart des systèmes avioniques, plusieurs équipements capables d'assurer le contrôle radio sont ernbarqués afin d'assurer la disponibilité de cette fonction en cas de panne d'un des équipements. Ceci se fait par l'installation de boîtiers de contrôle secours en plus de la chaîne de contrôle principal. Dans un autre domaine, pour assurer la disponibilité des principaux paramètres de vol (altitude, attitude, vitesse,...), dont le traitement et l'affichage constituent une autre fonction critique au même titre que le traitement et l'affichage des informations radio, il existe une première chaîne de mesure, de calcul et d'affichage et une seconde chaîne de secours comprenant un ou plusieurs instruments dits combinés secours. Ces instruments dits de secours affichent les paramètres primaires de vol sur la planche de bord et permettent de délivrer aux pilotes les paramètres d'assiette, d'altitude et de vitesse en cas de perte des écrans ou des capteurs qui constituent la chaîne principale de traitement des paramètres primaires de vol. Ces chaînes principales et secours dédiées aux paramètres de vol sont totalement distinctes des chaînes principales et secours consacrées à la gestion des informations radio. Pour chaque fonction critique, il existe donc une chaîne primaire et une chaîne de secours particulière et différente suivant les fonctions critiques. Dans certaines architectures récentes, la chaîne de secours pour l'affichage des paramètres primaires de vol intègre également l'affichage des paramètres de radio navigation et de radio communication. En revanche, la partie contrôle des radios se fait toujours à travers une interface différente de l'interface de visualisation. Ceci pose deux problèmes majeurs: • la performance : la multiplication des équipements de secours et donc l'augmentation du poids total de l'électronique de bord a un effet direct sur la charge transportable, et donc sur la performance du porteur ; • les facteurs humains : à chaque fonction critique correspond un instrument de secours différent, localisé à un endroit spécifique sur la planche de bord. Ceci est contraignant pour les pilotes qui doivent, en cas de pannes des chaînes primaires, contrôler ces mêmes paramètres critiques à travers des interfaces diverses, hétérogènes et localisées à des endroits différents du moyen de contrôle primaire et des moyens de contrôle secours des autres fonctions critiques. La charge du pilote est donc grandement augmentée par cette multiplication et cette 30 dispersion des moyens de contrôle, alors que, dans le même temps, le pilote a la nécessité de réagir vite et bien. Les dispositifs selon l'invention permettent de résoudre ces difficultés. La solution technique proposée consiste à intégrer la fonction contrôle radio aux matériels nécessairement présents dans un cockpit afin d'éviter l'ajout de matériel supplémentaire. Les équipements indispensables dans un système avionique sont les écrans de visualisations. La solution technique selon l'invention consiste donc à intégrer la fonction contrôle radio d'une part dans les écrans de visualisation dits � MFD � pour � Multi Function Display � et d'autre part dans l'écran combiné secours. Les MFD assurent la chaîne fonctionnelle principale, l'écran combiné secours assure la chaîne de secours en cas de panne de la chaîne principale. Plus précisément, l'invention a pour premier objet un instrument de secours pour aéronef comportant des moyens de mesures anémobarométriques et des moyens de détermination de l'attitude dudit aéronef, des moyens de traitement desdites mesures et un écran d'affichage associé, caractérisé en ce que ledit instrument comporte : • des moyens de gestion des fonctions de réception et d'émission de données de radio-communication ou de radio-navigation ; • des moyens d'interfaces homme-machine permettant de sélectionner et de modifier lesdites données de radio-communication ou de radio-navigation ; • des zones d'affichage sur l'écran d'affichage dédiées aux données de radio-communication ou de radio-navigation. L'invention concerne également un système de gestion de vol pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : • une première chaîne primaire fonctionnelle de radio-communication et de radio-navigation comprenant au moins les éléments suivants : o des moyens de radio-communication ou de radio-navigation comportant des moyens de gestion des fonctions de réception et d'émission de données émises o des moyens d'interfaces homme-machine permettant de sélectionner et de modifier lesdites données de radio-communication ou de radio-navigation ; o des moyens d'affichage sur au moins un des écrans 5 d'affichage du cockpit des données de radio-communication ou de radio-navigation ; • une seconde chaîne de secours de radio-communication et de radio-navigation comprenant au moins un instrument de secours ayant les caractéristiques précédentes. 10 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 représente un synoptique de la chaîne primaire 15 fonctionnelle de radio-communication et de radio-navigation ; La figure 2 représente un synoptique de la chaîne de secours de radio-communication et de radio-navigation comprenant un instrument de secours selon l'invention ; Les figures 3, 4 et 5 représentent des vues de détail de l'écran 20 d'affichage de l'instrument de secours selon l'invention. Le système de gestion de vol selon l'invention comporte une chaîne principale et une chaîne de secours pour les fonctions de radio-communication ou de radio-navigation. Chaque chaîne fonctionnelle, pour 25 être opérationnelle, doit comporter : • un coeur fonctionnel de gestion radio ; • un média de contrôle et de sélection pour le pilote ; • un écran de visualisation des données radio. 30 La chaîne principale comporte, comme indiqué en figure 1 : • des moyens de radio-communication ou de radio-navigation comportant des moyens de gestion des fonctions de réception et d'émission de données émises. Les moyens de radio-navigation 1 sont classiquement I�( ADF � signifiant � Airborne 35 Direction Finder �, le � VOR � signifiant � VHF Omni-Directional Radio-Range � et le � DME � signifiant � Distance-Measuring Equipment �. Les moyens de radio-communication 2 sont I�( ATC �, signifiant � Air Traffic Control � ou les liaisons � VHF �, signifiant � Very High Frequency � ; • des moyens d'interfaces homme-machine 3 permettant de sélectionner et de modifier lesdites données de radio-communication ou de radio-navigation. Ces moyens peuvent être, par exemple, un � MCDU �, signifiant � Multi-Function Control Display Unit �. Dans cette architecture, le MCDU n'est qu'une interface pour le pilote par laquelle il fait la sélection et le contrôle des moyens radio. Le logiciel de contrôle, est lui intégré dans l'écran de visualisation. Dans le cas ou l'interface est une � boule tournante � encore appelée � track bail �, l'affichage des sélections effectuées par le pilote se fait directement sur l'écran via un panneau de contrôle virtuel affiché sur le MFD et contrôlé par le pilote au moyen du curseur de sa � track bail �. • des moyens d'affichage 40 sur au moins un des écrans d'affichage 4 du cockpit des données de radio-communication ou de radio- navigation. Cet écran est, par exemple, l'écran dit � MFD �, 20 signifiant � MultiFunction Display � ; Les liaisons entre les différents sous-ensembles sont effectuées par des liaisons numériques symbolisées sur les figures 1 et 2 par des doubles flèches. 25 La chaîne de secours comporte, comme indiqué en figure 2 : • des moyens de radio-communication 1 ou de radio-navigation 2 communs avec ceux de la chaîne principale. En effet, la panne d'un système n'a pas de conséquences catastrophiques pour la survie de l'appareil et comme il est hautement improbable que tous 30 les moyens de radio-communication ou de radio-navigation tombent en panne simultanément, il n'est donc pas nécessaire de doubler ces moyens ; • un instrument combiné secours 5 comportant : o des moyens de mesures anémo-barométriques, des capteurs d'attitude et des moyens de traitement desdites mesures ; o des moyens de gestion des fonctions de réception et d'émission de données de radio-communication ou de radio-navigation. C'est-à-dire réception et émission des fréquences radio, prise en compte des sélections pilotes, gestion des cas de pannes, ... ; o un écran d'affichage 50 comportant différentes zones : ^ une zone d'affichage 51 dédiée à l'affichage des données d'altitude, de vitesse et d'attitude fournies par les moyens de mesures anémo-barométriques et les capteurs d'attitude (accéléromètres et gyroscopes) ; ^ une zone d'affichage 52 sur l'écran d'affichage dédiées aux données de radio-communication ou de radio-navigation. Sur la figure 2, cette zone est située en haut de l'écran. Bien entendu, d'autres dispositions sont possibles et sont mises en place en fonction des caractéristiques initiales de l'instrument de secours, de l'affichage des autres données, du porteur,... o des moyens d'interfaces homme-machine 53 permettant de sélectionner et de modifier lesdites données de radio-communication ou de radio-navigation : boutons marqués SEL et SET sur la figure 2. En plus d'afficher les informations de radio, l'instrument de secours intègre l'interface qui permet de sélectionner et de contrôler ces 30 moyens radio. II est important que les moyens de sélection 53 de la chaîne de secours soient les plus voisins possibles de ceux de la chaîne principale. Ainsi, de préférence, les sélections de fréquences se feront par le biais d'un rotacteur � SET � et d'un bouton poussoir � SEL � intégrés à la face avant de l'instrument de secours comme indiqué sur la figure 2. On entend par 35 rotacteur un bouton rotatif comportant plusieurs positions discrètes 10 15 20 25 permettant la commande ou la sélection de fonctions. Le rotacteur � SET � permet d'ajuster la valeur de fréquence souhaitée. Puisqu'il y a généralement deux radios à contrôler, une radio de navigation de type VOR et une radio de communication de type VHF émettant sur deux fréquences différentes, l'interface doit permettre de pouvoir éditer l'une ou l'autre des fréquences radio. Le bouton � SEL � permet de déplacer un cadre cyan d'une valeur de fréquence à l'autre afin que le pilote sache à tout moment la valeur éditable avec le rotacteur � SET �. A titre d'exemple, sur la figure 3, la valeur de la fréquence VHF est de 118 000, sur la figure 4 et sur la figure la fréquence VOR vaut 113.10. L'affichage des fréquences au travers d'un écran de visualisation similaire à l'écran de visualisation primaire permet de respecter les mêmes codes de couleur que ceux de la signalisation des modes de panne. Par exemple, dans le cas ou la radio répond de façon erronée à une commande pilote, celui-ci en est averti par l'affichage en ambre de la valeur de fréquence qu'il a sélectionnée. De la même façon, une radio en panne est affichée explicitement au travers d'un flag noté � FAIL �, comme indiqué sur la figure 4 et comme cela se fait sur les écrans de visualisation primaires. Les avantages de cette solution sont multiples. Ce sont essentiellement : • Sûreté de fonctionnement : les objectifs de sûreté de fonctionnement sont atteints puisque, pour chaque fonction critique (navigation/communication et paramètres primaires de vol), cette solution prévoit deux chaînes fonctionnelles strictement indépendantes et dissimilaires ; • Performance : le poids global du système avionique est minimisé puisque aucun matériel n'est ajouté pour fournir la fonction de contrôle radio, dans sa chaîne primaire et secondaire ; • Facteurs humains : le pilote repère et distingue désormais facilement, l'instrument de visualisation et de contrôle primaire du secondaire. L'instrument de secours ne joue plus le rôle de chaîne de secours pour une seule fonction critique mais pour les deux fonctions critiques que sont l'affichage des paramètres primaires de vol et la gestion des radio. Son emplacement est unique, facilement identifiable et accessible, de préférence entre les deux pilotes sur la planche de bord et proche des écrans primaires. • Facteurs opérationnels : en cas de perte des écrans de visualisation primaires, le pilote peut continuer son approche en utilisant son instrument combiné secours qui lui restitue tous les paramètres nécessaires pour poursuivre sa descente, et ce, dans une représentation unique et similaire à celle fournie par les écrans primaires. • Flexibilité : Puisque la fonction primaire de contrôle radio est intégrée aux écrans de visualisation, le média de contrôle (interface homme machine) peut être varié. II suffit de connecter aux écrans de visualisation le média désiré par le pilote, qu'il soit une � track bail � ou un � MCDU � (Mufti Control Display Unit), ou les deux pour augmenter la disponibilité de la fonction. • Diversité d'application: Cette solution peut être étendue à I 'ensemble des aéronefs du domaine aéronautique, puisque ceux-ci disposent d'écrans de visualisation primaire et secours. REVENDICATIONS 1. Instrument de secours (5) pour aéronef comportant des moyens de mesures anémo-barométriques et des moyens de détermination de l'attitude dudit aéronef, des moyens de traitement desdites mesures et un écran d'affichage associé, caractérisé en ce que ledit instrument comporte : • des moyens de gestion des fonctions de réception et d'émission de données de radio-communication ou de radio-navigation ; • des moyens (53) d'interfaces homme-machine permettant de sélectionner et de modifier lesdites données de radio- communication ou de radio-navigation ; • des zones d'affichage (51) sur l'écran d'affichage dédiées aux données de radio-communication ou de radio-navigation. 2. Système de gestion de vol pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : • une première chaîne primaire fonctionnelle de radio-communication et de radio-navigation comprenant au moins les éléments suivants : o des moyens de radio-communication (1) ou de radio-navigation (2) comportant des moyens de gestion des fonctions de réception et d'émission de données émises ; o des moyens d'interfaces homme-machine (3) permettant de sélectionner et de modifier lesdites données de radio-communication ou de radio-navigation ; o des moyens d'affichage (40) sur au moins un des écrans d'affichage (4) du cockpit des données de radio-communication ou de radio-navigation ; • une seconde chaîne de secours de radio-communication et de radio-navigation comprenant au moins un instrument de secours selon la revendication 1. 25