Brevet FR2939506A1 — publié le 20100611

SYSTEME DE SECURISATION DE L'AFFICHAGE DES CONSIGNES DU DIRECTEUR DE VOL La présente invention concerne le domaine des systèmes d'affichage et de contrôle de cockpit pour aéronef. Plus particulièrement, l'invention se rapporte aux systèmes d'affichages complexes comportant notamment plusieurs fenêtres et affichant des informations nécessitant un haut degré d'intégrité, notamment engageant la sécurité d'un vol. Actuellement, les systèmes d'affichages pour aéronef comprennent plusieurs fenêtres, la composition de ces fenêtres dépend de 1 o plusieurs paramètres, notamment de la phase de vol, de la configuration requise par le pilote et de la mise à jour des données par les systèmes avions. Néanmoins, certaines fenêtres comprennent des informations de haute importance pour la conduite du vol, elles sont appelées informations 15 primaires de vol. Elles nécessitent un affichage permanent sur l'écran à disposition du pilote. Cette configuration d'affichage est appelée dans la terminologie anglo-saxonne en aéronautique : "Primary Flight Display", dont l'acronyme est PFD. Le PFD comprend généralement plusieurs zones d'affichages. 20 Parmi les zones qui constituent ce PFD, il y a l'affichage des modes de vol qui représente l'état et l'engagement des modes du directeur de vol, du directeur de poussée, du pilote automatique et de l'auto-manette. Le directeur de vol interprète les consignes en commandes de pilotage, le directeur de poussée interprète les consignes en commandes de 25 poussée, l'auto-manette contrôle en partie la puissance du moteur et le pilote automatique les commandes de roulis, de lacet et de tangage. La partie de l'affichage comprenant les modes de vol est généralement appelée bandeau FMA, dont l'acronyme anglo-saxon signifie Flight Mode Annunciations, signifiant "Annonce des modes de vols". 30 Le bandeau FMA affiche donc généralement uniquement des retours d'état du système directeur de vol. Cependant les récentes améliorations du bandeau FMA permettent d'inclure aussi une représentation des valeurs cibles des modes ou des consignes que le pilote automatique suit. Par exemple, en mode CAP, la valeur du cap servant de consigne est affichée dans une partie de l'affichage dédiée à la Navigation latérale. La gestion du pilote automatique est assurée par l'intermédiaire d'un panneau de contrôle dédié, également appelé dans la terminologie anglo-saxonne "Flight Guidance and Control Panel" dont l'acronyme est FGCP. Ce panneau permet également de changer un mode ou une consigne, telle que la valeur du cap. Certains des panneaux incluent des retours visuels des valeurs 10 des consignes ou des modes et de leurs unités. Lors des différentes missions de vol, l'équipage peut être amené à devancer certaines consignes du contrôle aérien de manière à gagner du temps ou bien en mesure d'être rapidement prêt à intervenir sur les équipements de gestion de vol. 15 Un problème se pose alors concernant la discrimination des consignes prêtes à être activées et des valeurs courantes lorsqu'elles sont affichées sur les différents équipements de l'aéronef. Une des problématique réside en ce que l'injection d'une commande de vol prête à être activée est très sensible puisqu'elle est peut 20 impacter potentiellement directement le comportement de l'avion. Un danger est qu'elle soit sujette à interprétation par le pilote. Le pilote doit donc à chaque instant maîtriser les consignes suivies par le système. Un inconvénient est que la concentration de toutes ces données 25 sur le panneau de commande devient alors vite redondante avec les informations affichées sur le bandeau FMA. Cette démultiplication de l'affichage de certaines consignes nécessite de la part du pilote de nombreux contrôles fastidieux et une très grande attention en permanence. Un danger devient celui de la mauvaise interprétation par le pilote 30 des paramètres actifs et des paramètres non actifs sur les différents équipements. En outre, pour des raisons de sûreté, la conception du FGCP est particulièrement robuste pour garantir l'exactitude et l'intégrité des 35 informations affichées au regard de l'état du pilote automatique. Un problème est que ces efforts de conception sont déjà mis en oeuvre pour le bandeau FMA. Ces efforts sont notamment couteux en conception. L'invention comprend la mise en oeuvre d'un affichage clair et distinct des valeurs de consignes saisies par le pilote et ce uniquement dans le FMA. Ainsi le FMA devient un dispositif essentiel de retour d'état du pilote automatique. Cet affichage comprend l'affichage des modes engagés, des modes en attente, des consignes suivies ou des consignes demandées par le pilote. En outre, l'invention permet d'afficher les différents états des modes ou consignes sélectionnés. L'invention permet de pallier aux inconvénients précités. Avantageusement, le système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol pour aéronef comprend un calculateur de vol délivrant des consignes de vol à des équipements de navigation, un pilote automatique et un dispositif d'affichage, le dispositif d'affichage comprenant une zone déterminée regroupant l'affichage de consignes de vol courantes, le système également comprenant un dispositif de contrôle des consignes de vol. Avantageusement, le dispositif de contrôle comprend : • des moyens de réglage des valeurs des consignes de vol, dites consignes sélectionnées, permettant de les afficher distinctement dans la zone déterminée aux cotés des valeurs des consignes courantes, la distinction s'effectuant au moyen d'une première symbologie remarquable et ; • des moyens d'activation de chaque consigne sélectionnée affichée dans la zone déterminée permettant de remplacer la consigne courante par la valeur de la consigne sélectionnée, chaque consigne sélectionnée activée étant transmise au calculateur de vol. Avantageusement, les moyens de réglage permettent de modifier 35 une valeur d'une consigne sélectionnée, le dispositif d'affichage comprenant une seconde symbologie remarquable correspondant à un état de "modification en cours" d'une consigne sélectionnée. Avantageusement, la première et la seconde symbologie remarquable sont différentes. Avantageusement, la première ou/et la seconde symbologie remarquable est une couleur de police différente de la couleur de la police d'une consigne courante. Avantageusement, la première ou/et la seconde symbologie remarquable est une forme géométrique entourant la valeur de la consigne 10 sélectionnée. Avantageusement, la première ou/et la seconde symbologie remarquable est une forme géométrique positionnée à coté de la valeur de la consigne sélectionnée. Avantageusement, les consignes de vol comprennent la vitesse, le 15 cap, et l'altitude de l'aéronef. Avantageusement, les consignes de vol comprennent la vitesse verticale ou l'angle de vol vertical. Avantageusement, les moyens de réglage d'une consigne comprennent au moins un rotacteur et un bouton, le bouton permettant de 20 choisir la provenance de la consigne, la provenance de la consigne pouvant soit être réglé manuellement par le rotacteur, soit être délivrée par le calculateur de vol. Avantageusement, une rotation d'un rotacteur permet d'ajuster la valeur de la consigne de vol dans la zone déterminée et qu'une pression sur 25 le rotacteur permet d'activer la consigne sélectionnée, celle-ci devenant une consigne courante prise en compte par le calculateur de vol. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui 30 représentent : • la figure 1 : un dispositif de contrôle de consignes de vol pour aéronef ; • la figure 2: un dispositif d'affichage des consignes de vol lorsqu'elles sont insérées par un pilote ; 35 • la figure 3: un dispositif d'affichage des consignes de vol lorsque l'une d'elle est en train d'être modifié ; • la figure 4: un dispositif d'affichage des consignes de vol lorsque l'une d'elle est activée. La figure 1 représente un dispositif de contrôle d'un premier 5 ensemble de consignes. Une première partie du dispositif de contrôle est destinée à la gestion de la vitesse de l'aéronef. Un premier rotacteur SPEED permet de régler la vitesse et un 10 premier bouton CAS / MACH permet de définir l'unité de la vitesse que l'on souhaite régler et afficher au moyen du dispositif d'affichage, cette dernière peut être exprimée en noeud ou en mach. Un appui sur le premier rotacteur permet d'activer la valeur pour quelle soit prise en compte par le calculateur de bord. 15 Lorsqu'une valeur de consigne apparaît sur le dispositif d'affichage suite à la manipulation du rotacteur, la première valeur affichée est la valeur courante du paramètre. Par exemple, si l'aéronef a une vitesse courante de 250 noeuds, la première valeur affichée sera 250 noeuds, puis cette valeur 20 évoluera en fonction des actions du pilote sur le rotacteur. Un second bouton AUTO permet au pilote de choisir la source de la vitesse de consigne. La consigne pouvant provenir soit du calculateur de vol, également appelé FMS, acronyme anglo-saxon désignant le Flight 25 Management System, soit d'une commande manuelle insérée par le pilote à partir d'un dispositif de contrôle. En mode manuel, c'est par l'intermédiaire du rotacteur que la vitesse de consigne est modifiée par le pilote lui même. En mode pilote automatique, la consigne de vitesse est fournie par le FMS, désignant le 30 Flight Management System. En mode AUTO, c'est la vitesse calculée par le FMS qui est prise en compte par l'auto-manette. C'est également cette vitesse qui est affichée sur le dispositif d'affichage. Dans une variante de réalisation ou dans un mode de vol 35 approprié, le rotacteur permet d'ajuster la poussée, dans ce dernier cas l'affichage indique non plus SPEED mais THRUST par exemple, indiquant qu'il s'agit d'une consigne de poussée. Une seconde partie du dispositif de contrôle est destinée à la 5 navigation latérale de l'aéronef. Un second rotacteur HDG/ TRK de cette première partie permet de régler le cap et de l'afficher au moyen du dispositif d'affichage. Le cap peut être exprimé par un cap en degré par rapport à la direction du nez de l'aéronef ou par rapport à la trajectoire de l'aéronef. 10 Un troisième bouton HDG/ TRK permet de choisir la nature du cap inséré en mode manuel. Un appui sur le second bouton engage le mode HDG ou TRK. Le mode HDG signifie que le cap est calculé par rapport à la direction du nez de l'aéronef. 15 Le mode TRK signifie que le cap est calculé par rapport à la trajectoire de l'aéronef. Un appui sur le second rotacteur permet d'activer la valeur pour quelle soit prise en compte par le calculateur de bord. 20 Lorsqu'une valeur de consigne apparaît sur le dispositif d'affichage suite à la manipulation du rotacteur, la première valeur affichée est la valeur courante du paramètre. Un quatrième bouton LNAV permet au pilote de choisir la source 25 de la consigne. La consigne pouvant provenir soit du FMS, soit d'une commande manuelle insérée par le pilote à partir du second rotacteur du dispositif de contrôle. Lorsque le bouton LNAV est engagé le mode "navigation latérale" du FMS est activé, c'est-à-dire que la navigation latérale est 30 automatiquement gérée par le FMS. Les consignes provenant du FMS sont alors directement prises en compte par le pilote automatique. Les valeurs des consignes affichées sur le dispositif d'affichage sont celles provenant du FMS. Généralement, le cap est alors déterminé par un point défini de 35 l'espace tel qu'un waypoint que l'on souhaite rejoindre. Un waypoint est un point connu de l'espace utilisé pour définir un point de passage de l'aéronef dans un plan de vol. Une troisième partie du dispositif de contrôle est destinée à la 5 navigation verticale de l'aéronef Un troisième rotacteur FPA / VS permet de régler le niveau de la vitesse verticale ou de l'angle d'inclinaison avec l'horizon. Un appui sur le troisième rotacteur permet d'activer la valeur pour quelle soit prise en compte par le calculateur de bord. 10 Un cinquième bouton FPA / VS permet de choisir le paramètre que l'on souhaite régler entre la vitesse verticale et l'angle d'inclinaison avec l'horizon. Un appui sur le bouton FPA / VS engage le mode vertical correspondant. Un quatrième rotacteur ALT permet de définir une altitude de consigne à rejoindre par l'aéronef. Un appui sur le quatrième rotacteur permet d'activer la valeur pour quelle soit prise en compte par le calculateur de bord. 20 Un sixième bouton METRIC ALT permet de choisir l'unité de l'altitude pour le réglage et l'affichage de cette dernière. En général, il est possible de l'afficher en mètres ou en pieds. 25 Un septième bouton VNAV permet au pilote de choisir la source de la consigne. La consigne pouvant provenir du FMS, soit d'une commande manuelle insérée par le pilote à partir d'un dispositif de contrôle. Lorsque le bouton VNAV est engagé le mode "navigation verticale" du FMS est activé, c'est-à-dire que la navigation verticale est 30 automatiquement gérée par le FMS. Les consignes provenant du FMS sont alors directement prises en compte par le pilote automatique. Les valeurs des consignes affichées sur le dispositif d'affichage sont celles provenant du FMS. Enfin une dernière partie du dispositif de contrôle permet d'activer 35 l'auto-pilot ou l'auto-manette. 15 L'auto-pilot, noté AP, étant le pilotage automatique du directeur de vol et l'auto-manette, noté A/T, étant le pilotage automatique du directeur de poussée, ces boutons permettent d'engager le mode de navigation souhaitée. L'invention permet d'afficher plusieurs états du premier ensemble de consignes sélectionnées. Les consignes du premier ensemble peuvent être : • en état "sélectionnées", lorsqu'elles viennent juste d'être ajustées au moyen du dispositif de contrôle, notamment par un rotacteur ; • en état "modifiées", lorsqu'elles sont en train d'être modifiées par le pilote ; • en état activées, lorsqu'elles sont activées par le pilote de manière à ce que l'aéronef suive les consignes. L'invention permet avantageusement d'afficher sur le dispositif d'affichage une consigne sélectionnée par le pilote et non activée au coté de la consigne courante ou activée. 20 La figure 2 représente un dispositif d'affichage du premier ensemble de consignes selon l'invention. Un premier mode, appelé mode longitudinal indique la vitesse de l'aéronef. Un indicateur de la vitesse SPEED permet d'afficher d'une part la 25 vitesse longitudinale 21 courante fournie par le FMS, soit 175 noeuds dans l'exemple de la figure et d'autre part la consigne de vitesse 20 sélectionnée à coté de la valeur courante de 250 noeuds. La valeur courante de la vitesse et la consigne de vitesse peuvent être représentées par exemple par deux couleurs différentes de manières à les différencier simplement. 30 Lorsque le pilote le souhaitera, il pourra activer la consigne de vitesse en lieu et place de la valeur courante de vitesse par une pression sur le premier rotacteur. L'invention permet également d'afficher aux cotés de la valeur des consignes un symbole indiquant si la consigne est une consigne manuelle ou 35 une consigne provenant du FMS. 10 15 Par exemple, sur la figure 2, les pointillés aux cotés de la consigne de vitesse sélectionnée indique qu'il s'agit d'une consigne manuelle. En revanche le trait plein aux cotés de la valeur courante permet d'indiquer qu'il s'agisse d'une consigne provenant du FMS. Avantageusement, cela permet d'indiquer rapidement au pilote la provenance de la consigne de vitesse. Par ailleurs, un second mode, appelé mode latéral, permet d'afficher la valeur courante du cap au moyen du dispositif d'affichage selon l'invention. Le cap peut être soit un waypoint à rejoindre désignant ainsi un cap relatif par rapport à la position courante de l'aéronef soit un cap dont la valeur est exprimée en degré soit par rapport à sa direction de vol, soit par rapport à l'axe de l'aéronef selon si le mode HDG ou TRK est engagé. Dans l'exemple de la figure 2, le cap courant 22 est désigné par la nomination d'un waypoint AMIRO, cette consigne provient donc du FMS. En revanche, le cap sélectionné 23 par le pilote au moyen du dispositif de contrôle, notamment par le rotacteur associé, est désigné par une valeur de cap de 330° exprimée en degrés. Le mode de désignation du cap HDG ou TRK est indiqué aux cotés de la valeur affichée. Dans un mode de réalisation, l'indicateur LNAV permet au pilote de savoir de manière claire sir la consigne courante ou active est une consigne du FMS. Enfin, un troisième mode permet d'afficher la valeur de l'altitude et 25 les consignes de navigation verticale. La valeur de l'altitude courante 24 indique dans l'exemple 12500 pieds. La valeur sélectionnée désignant la consigne d'altitude 26 par le pilote à partir du rotacteur de réglage d'altitude est de 15000 pieds. Dans l'exemple de la figure 2, cette valeur 26 est affichée aux cotés de la valeur en cours. 30 Le dispositif d'affichage selon l'invention permet d'afficher la valeur de la vitesse verticale 25 sélectionnée, dont la valeur dans l'exemple est 2500 pieds/ minute. Le dispositif d'affichage selon l'invention permet d'afficher un indicateur selon la nature de la consigne courante. Cet indicateur peut être ALT pour désigner une altitude, VS pour désigner une vitesse verticale ou encore FPA pour désigner un angle d'inclinaison de l'aéronef. Tant que la consigne d'altitude 26 n'est pas activée, elle reste aux 5 cotés de la valeur courante. La valeur de la consigne 25 donne une indication de la manière pour atteindre la consigne d'altitude 26. La consigne d'altitude 26 est réglée à partir du quatrième rotacteur ALT sur le dispositif de contrôle. 10 L'altitude sélectionnée 26 devient active lorsque le pilote enfonce le quatrième rotacteur. Enfin une dernière partie du dispositif d'affichage permet d'afficher deux indicateurs AP, désignant l'auto-pilot, et A/T, désignant l'auto-manette. 15 L'auto-pilot étant le pilotage automatique du directeur de vol et l'auto-manette étant le pilotage automatique du directeur de poussée, ces indicateurs permettent de connaître le mode de navigation utilisée. La figure 3 représente le dispositif d'affichage selon l'invention 20 lorsqu'un paramètre d'une consigne sélectionnée est en cours de modification. Dans l'exemple, le pilote règle la consigne 25' de la vitesse verticale, dont la valeur modifiée est de 2600 pieds/ minute, qui sera la consigne du mode utilisé pour rejoindre l'altitude cible de 15000 pieds précédemment sélectionnée par le pilote. L'invention permet d'indiquer que 25 la valeur est en cours de modification. Selon des variantes de réalisations la valeur en cours de modification peut-être représentée d'une couleur différente et/ou entourée d'une forme géométrique tel qu'un rectangle ou encore peut être affichée en représentation "inverse vidéo". 30 L'invention permet d'attirer l'attention du pilote vers la valeur en cours de modification par le pilote. Par exemple, pendant le réglage de la vitesse verticale, l'indication de consigne passe en inverse vidéo. Ainsi, l'équipage voit clairement quel paramètre est en cours de modification, évitant toute mauvaise interprétation et toute mauvaise 35 manipulation. La figure 4 représente le dispositif d'affichage selon l'invention lorsque le pilote a appuyé sur les 3 boutons. Un appui sur tous les rotacteurs permet d'activer les paramètres précédemment réglés. Les paramètres qui étaient alors en attente, telle que la vitesse verticale 25', la vitesse 20 de l'aéronef ou le cap 22, ou près à être activés deviennent les valeurs actives transmises aux équipements de navigation, telle que la vitesse verticale 24', la vitesse 21' ou le cap 22'. Ainsi, le mode correspondant s'engage et la valeur de la consigne 10 change de place et/ou de couleur. Une modification de cette valeur de consigne est toujours possible, la valeur passant alors, dans l'exemple de la figure 3, en représentation "inverse vidéo". 15 Le dispositif d'affichage selon l'invention permet de garantir qu'une valeur de consigne reste affichée. Ainsi, un pilote peut préparer une valeur de consigne qui sera utilisée plus tard en engageant le mode correspondant. Ce dernier cas est fréquent lorsque le pilote sait que le contrôleur aérien lui demandera, par exemple, une réduction de vitesse. Il peut alors se 20 tenir prêt et agir rapidement afin d'activer une consigne. Toute erreur de manipulation liée à une valeur de consigne peut être modifiée sans impact sur le directeur de vol ou de poussée tant que le mode en question n'a pas été activé. 25 30 REVENDICATIONS1. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol pour aéronef comprenant un calculateur de vol délivrant des consignes de vol à des équipements de navigation, un pilote automatique et un dispositif d'affichage, le dispositif d'affichage comprenant une zone déterminée regroupant l'affichage de consignes de vol courantes, le système comprenant un dispositif de contrôle des consignes de vol, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comprend : • des moyens de réglage des valeurs des consignes de vol, dites consignes sélectionnées, permettant de les afficher distinctement dans la zone déterminée aux cotés des valeurs des consignes courantes, la distinction s'effectuant au moyen d'une première symbologie remarquable et ; • des moyens d'activation de chaque consigne sélectionnée affichée dans la zone déterminée permettant de remplacer la consigne courante par la valeur de la consigne sélectionnée, chaque consigne sélectionnée activée étant transmise au calculateur de vol. 2. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage permettent de modifier une valeur d'une consigne sélectionnée, le dispositif d'affichage comprenant une seconde symbologie remarquable correspondant à un état de "modification en cours" d'une consigne sélectionnée. 3. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde symbologie remarquable sont différentes. 4. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la première ou/et la seconde symbologie remarquable est une couleur de police différente de la couleur de la police d'une consigne courante. 5. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la première ou/et la seconde symbologie remarquable est une forme géométrique entourant la valeur de la consigne sélectionnée. 6. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la première ou/et la seconde symbologie remarquable est une forme géométrique positionnée à coté de la valeur de la consigne sélectionnée. 7. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que les consignes de vol comprennent la vitesse, le cap, et l'altitude de l'aéronef. 8. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que les consignes de vol comprennent la vitesse verticale ou l'angle de vol vertical. 9. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage d'une consigne comprennent au moins un rotacteur et un bouton, le bouton permettant de choisir la provenance de la consigne, la provenance de la consigne pouvant soit être réglé manuellement par le rotacteur, soit être délivrée par le calculateur de vol. 10. Système de sécurisation de l'affichage de consignes de vol selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une rotation d'un rotacteur permet d'ajuster la valeur de la consigne de vol dans la zone déterminée et qu'une pression sur le rotacteur permet d'activer la consigne sélectionnée, celle-ci devenant une consigne courante prise en compte par le calculateur de vol.