Brevet FR2941554A1 — publié le 20100730

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'aide au pilotage d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport civil, lors d'une phase d'atterrissage. On sait que les aéronefs présentent souvent, notamment du fait de leur configuration aérodynamique optimisée pour leur vitesse de croisière, une vitesse d'atterrissage élevée, ce qui suppose qu'une décélération (ou freinage) importante soit mise en oeuvre lors du roulage de l'avion sur une piste d'atterrissage après l'atterrissage. Ce freinage est réalisé notamment par des freins actionnés par des pédales de frein, qui agissent sur les roues du train d'atterrissage principal de l'aéronef, ainsi que par des dis-positifs auxiliaires, tels que des aérofreins ou des inverseurs de poussée, qui sont destinés à apporter un freinage supplémentaire afin de ne pas trop solliciter les freins des roues et de raccourcir la distance d'atterrissage. On sait que le freinage à l'atterrissage, réalisé par les freins, en-traîne un échauffement des roues, qui rend nécessaire une durée d'attente de l'aéronef avant un prochain vol pour permettre aux roues de se refroidir. Dans le cadre de la présente invention, on appelle durée d'escale, la durée d'attente minimale de l'aéronef avant d'entreprendre un prochain vol afin de permettre aux roues dudit aéronef de se refroidir suite à l'échauffement engendré par le freinage à l'atterrissage. La décélération d'un aéronef est commandée, soit manuellement et directement par le pilote en utilisant notamment les pédales des freins, soit par l'intermédiaire d'un système automatique de freinage qui asservit une décélération fixe et prédéterminée par le pilote avant d'atterrir. Par les documents FR- 2 817 979 et FR-2 857 468, on connaît un dispositif de commande automatique de la décélération d'un aéronef en phase de roulage. Par ailleurs, on sait que les inverseurs de poussée qui peuvent être utilisés comme dispositifs auxiliaires de freinage, sont montés sur les mo- teurs de l'aéronef. Ces inverseurs de poussée ont pour but d'orienter vers l'avant la poussée exercée par le moteur sur lequel ils sont installés, afin de ralentir l'aéronef lors du roulage au sol. La procédure de freinage usuelle mise en oeuvre par de tels inverseurs de poussée consiste, une fois que l'aéronef est au sol, à déployer ces inverseurs, puis à augmenter le régime du moteur après le toucher du sol par les roues pour recréer de la poussée (le moteur étant pratiquement au ralenti lors de la phase d'atterrissage) qui sera alors dirigée vers l'avant de manière à freiner l'aéronef. La présente invention a pour objet d'aider le pilote de l'aéronef dans sa prise de décision relative au freinage à mettre en oeuvre lors d'un atterrissage. Elle concerne un procédé d'aide au pilotage d'un aéronef lors d'une phase d'atterrissage sur un aéroport, ledit aéronef comprenant des moteurs qui sont pourvus d'inverseurs de poussée susceptibles d'être utilisés pour freiner l'aéronef, lesdits inverseurs de poussée pouvant être uti- lisés à un régime maximal ou à un régime au ralenti des moteurs associés, ledit procédé permettant notamment d'apporter au pilote des informations utiles à la préparation de l'atterrissage. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que, lors de l'approche de l'aéroport : a) on détermine les valeurs prédites de paramètres liés à l'aéronef et à l'aéroport ; b) on calcule à l'aide desdites valeurs prédites au moins : ù une première énergie de freinage prédictive qui représente une énergie de freinage de l'aéronef, relative à une première utilisation des in- verseurs de poussée, de préférence à un régime maximal, lors du roulage de l'aéronef sur une piste d'atterrissage de l'aéroport pendant l'atterrissage ; et une seconde énergie de freinage prédictive qui représente une éner- gie de freinage de l'aéronef, relative à une seconde utilisation des in-verseurs de poussée, de préférence à un régime au ralenti, lors du roulage de l'aéronef sur la piste d'atterrissage pendant l'atterrissage ; c) à l'aide desdites première et seconde énergies de freinage prédictives, on calcule respectivement : ~o une première durée d'escale qui est relative à ladite première utilisa- tion des inverseurs de poussée ; et une seconde durée d'escale qui est relative à ladite seconde utilisation des inverseurs de poussée, une durée d'escale représentant une durée prédictive d'attente de 15 l'aéronef avant d'entreprendre un prochain vol afin de permettre aux roues dudit aéronef de se refroidir suite à l'échauffement engendré par le freinage à l'atterrissage ; et d) on présente, sur au moins un écran de visualisation, des moyens d'indication indiquant lesdites première et seconde durées d'escale. 20 Ainsi, grâce à l'invention, le pilote est informé des durées d'escale nécessaires pour permettre aux freins de se refroidir après l'atterrissage, selon l'utilisation des inverseurs de poussée (de préférence au régime maximal ou au régime au ralenti) lors de l'atterrissage, c'est-à-dire selon l'importance du freinage auxiliaire mis en oeuvre par ces inverseurs de 25 poussée. On apporte ainsi une aide à la décision du pilote concernant la manière dont peuvent être utilisés les inverseurs de poussée. En particulier, le pilote peut vérifier si ladite seconde durée d'escale (qui est supérieure à ladite première durée d'escale) est compatible avec la ou les missions ultérieures, cette seconde durée étant relative de préférence à l'utilisation des inverseurs de poussée à un régime au ralenti, une telle utilisation présentant des avantages par rapport à une utilisation des inverseurs de poussée à un régime maximal. En effet, cette utilisation permet notamment d'économiser du carburant et ainsi de réduire les émissions de gaz polluant, et également de diminuer le bruit. Mais, en contrepartie, elle suppose une durée d'escale plus longue (et une présence plus importante sur la piste d'atterrissage). Dans le cadre de la présente invention, on peut également envisager des utilisations des inverseurs de poussée, autres qu'une utilisation au ralenti et une utilisation au régime maximal. La présente invention apporte également une aide à la décision concernant le cas échéant le choix définitif, parmi différentes bretelles de sortie possibles de la piste d'atterrissage empruntée, de la bretelle de sortie que le pilote compte effectivement utiliser. En effet, comme précisé ci- dessous, les durées d'escale sont calculées en fonction d'une bretelle de sortie sélectionnée. Par conséquent, en modifiant la sélection de la bretelle de sortie, le pilote peut connaître, grâce à la présente invention, les durées d'escale (c'est-à-dire d'attente) correspondantes. Ces informations per-mettent au pilote de choisir stratégiquement la bretelle de sortie, en fonc- tion notamment de contraintes opérationnelles courantes et relatives au départ suivant. De façon avantageuse, à l'étape a), on détermine les valeurs prédites des paramètres suivants : le poids d'atterrissage de l'aéronef ; ù une différence de température à l'aéroport ; l'altitude de l'aéroport ; la vitesse sol ; la vitesse du vent ; un niveau de freinage automatique ; et ù une distance de roulage sur la piste d'atterrissage. En outre, dans un mode de réalisation préféré, à l'étape b), on dé-termine chacune desdites première et seconde énergies de freinage prédictives Emax et Eidle à l'aide d'un réseau de neurones. Par ailleurs, avantageusement, à l'étape c), on calcule ladite première durée d'escale ETATmax et ladite seconde durée d'escale ETATidIe à l'aide des expressions suivantes : ETATmax = TO + K. Emax ETATidIe = TO + K. Eidle dans lesquelles : ù TO est une durée de référence prédéterminée ; et ù K est un paramètre prédéterminé. En outre, dans un mode de réalisation particulier, on compare les- dites première et seconde énergies de freinage prédictives Emax et Eidle à une énergie minimale EO usuelle requérant un dégonflage des pneus, et à l'étape d), on réalise la présentation desdits moyens d'indication sur ledit écran de visualisation, en fonction desdites comparaisons. Dans ce mode de réalisation particulier, de façon avantageuse : si Emax EO et Emax > EO, on affiche sur ledit écran de visualisation, comme moyens d'indication, des messages indiquant que les données ne sont pas valides pour lesdites durées d'escale ETATmax et ETATidle ; et si Eidle - 1si, 15+1 avec (ai ; I3i);=o, ne tels que - 15s+1 De plus, le nombre N de coefficients est égal à : N nombre (ai;13i)+nombre (ai,j;b1)+nombre (cj)+nombre (a0;po) N ne.2 + n.(ne + 1) + n + 2 N = n.(ne + 2) + 2.(ne + 1) Lesdits moyens 10 réalisent les calculs généralement pour deux hauteurs H différentes de l'aéronef A, à savoir : ù pour une hauteur H supérieure à 500 pieds ; et - pour une hauteur H inférieure à 500 pieds. De plus, l'énergie de freinage dépend de la configuration aérodynamique de l'aéronef A, c'est-à-dire de la position des becs et volets lors de l'atterrissage. Les moyens 10 calculent cette énergie de freinage, de préférence, pour une configuration de vol très hypersustentée, pour la-quelle les becs et les volets sont complètement sortis, et qui est dite "FULL". Pour ce faire, lesdits moyens 10 utilisent, pour calculer l'énergie de freinage Emax, une première méthode non linéaire basée sur un modèle de réseau, et pour calculer l'énergie de freinage Eidle, une seconde méthode non linéaire basée également sur un modèle de réseau. Dans ces cas, le modèle utilisé (pour le réseau de neurones) corn- porte 7 entrées (ne = 7) qui concernent les valeurs suivantes (précisées ci- dessous) : le poids GW ; la température DISA ; l'altitude Zp ; la vitesse sol GS ; la vitesse du vent WS ; le niveau de freinage automatique N utilisé ; et la distance de roulage Lg sur la piste d'atterrissage. Le réseau comporte alors 20 neurones intermédiaires dans la cou- che C2 (n = 20), et un nombre de 196 coefficients (N =196), à savoir 7 ai, 7 pi, 140 ai,j, 20 bj, 20 cj, 1 aO et 1 p0. Le réseau de neurones fournit alors à la sortie l'énergie de freinage correspondante. On notera que, pour une hauteur H supérieure à 500 pieds : le poids GW est le poids d'atterrissage estimé à l'aéroport de destination, ce poids étant calculé par un système de gestion de vol faisant partie des moyens 2 et affiché sur une page de performance d'approche ; la température DISA est la différence de température prédite à l'aéroport de destination, qui est exprimée en °C ou en °K, entre une température OAT (qui est la température de l'air extérieur prédite à l'aéroport de destination, qui est fournie par le système de gestion de vol) et une température TISA (qui est la température ISA à l'altitude pression de l'aéroport). TISA est calculée de façon usuelle ; l'altitude Zp est l'altitude pression prédite à l'aéroport de destination, en pieds ; la vitesse GS est la vitesse sol prédite, en noeuds ; la vitesse du vent WS est la vitesse longitudinale prédite ; le niveau N de freinage automatique dépend de la zone de la piste d'atterrissage où la bretelle de sortie est sélectionnée. On prend alors en compte les paramètres suivants : Ldry, la distance longitudinale d'arrêt de l'aéronef roulant sur une piste d'atterrissage sèche ; Lexit, la distance longitudinale jusqu'à la bretelle de sortie sélection- née ; et Lwet, la distance longitudinale d'arrêt de l'aéronef roulant sur une piste d'atterrissage mouillée, et on considère que : si Ldry Par ailleurs, ledit dispositif 1 comporte de plus des moyens, par exemple lesdits moyens Il, pour comparer lesdites énergies de freinage prédictives Emax et Eidle à une énergie minimale EO requérant un dégon- flage des pneus, par exemple 70 MJ, et lesdits moyens d'affichage 5 réalisent la présentation desdits moyens d'indication 8 et 9 sur ledit écran de visualisation 7, en fonction desdites comparaisons. De plus, dans un mode de réalisation préféré : si Eidle>E0 et Emax>E0, les moyens d'affichage 5 affichent sur ledit écran de visualisation 7 dans un rectangle 13 des moyens d'indication 8 et 9 indiquant que les données ne sont pas valides pour lesdites du-rées d'escale ETATmax et ETATidle. Dans l'exemple de la figure 3A, les moyens d'indication 8 et 9 correspondent à des tirets ; si Eidle En outre, ledit dispositif 1 est activé, de préférence, dès que le pi-lote sélectionne, de façon usuelle, une bretelle de sortie sur un dispositif approprié, par exemple de type CDS ("Control and Display System" en anglais), afin de lui fournir les informations précitées pour l'aider à préparer l'atterrissage. REVENDICATIONS1. Procédé d'aide au pilotage d'un aéronef lors d'une phase d'atterrissage sur un aéroport, ledit aéronef comprenant des moteurs qui sont pourvus d'inverseurs de poussée susceptibles d'être utilisés pour freiner l'aéronef, lesdits inverseurs de poussée pouvant être utilisés à un régime maximal ou à un régime au ralenti, caractérisé en ce que, lors de l'approche de l'aéroport : a) on détermine les valeurs prédites de paramètres liés à l'aéronef et à l'aéroport ; b) on calcule à l'aide desdites valeurs prédites au moins : une première énergie de freinage prédictive qui représente une énergie de freinage de l'aéronef, relative à une première utilisation des in-verseurs de poussée, lors du roulage de l'aéronef sur une piste d'atterrissage de l'aéroport pendant l'atterrissage ; et une seconde énergie de freinage prédictive qui représente une énergie de freinage de l'aéronef, relative à une seconde utilisation des in-verseurs de poussée, lors du roulage de l'aéronef sur la piste d'atterrissage pendant l'atterrissage ; c) à l'aide desdites première et seconde énergies de freinage prédictives, 20 on calcule respectivement : - une première durée d'escale qui est relative à ladite première utilisation des inverseurs de poussée ; et - une seconde durée d'escale qui est relative à ladite seconde utilisation des inverseurs de poussée, 25 une durée d'escale représentant une durée prédictive d'attente de l'aéronef avant d'entreprendre un prochain vol afin de permettre aux roues dudit aéronef de se refroidir suite à l'échauffement engendré par le freinage à l'atterrissage ; et d) on présente, sur au moins un écran de visualisation (7), des moyens d'indication (8, 9) indiquant lesdites première et seconde durées d'escale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première utilisation des inverseurs de poussée est une utilisation à un régime maximal, et en ce que ladite seconde utilisation des inverseurs de poussée est une utilisation à un régime au ralenti. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'étape a), on détermine les valeurs prédites des paramètres suivants : le poids d'atterrissage de l'aéronef ; une différence de température à l'aéroport ; l'altitude de l'aéroport ; la vitesse sol ; la vitesse du vent ; un niveau de freinage automatique ; et une distance de roulage sur la piste d'atterrissage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'étape b), on détermine chacune desdites première et seconde énergies de freinage prédictives Emax et Eidle à l'aide d'un ré-seau de neurones. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'étape c), on calcule ladite première durée d'escale ETATmax et ladite seconde durée d'escale ETATidle à l'aide des expres- sions suivantes : ETATmax = TO + K. Emax ETATidle = TO + K. Eidle dans lesquelles : ù TO est une durée de référence prédéterminée ; - K est un paramètre prédéterminé ; - Emax est ladite première énergie de freinage prédictive ; et - Eidle est ladite seconde énergie de freinage prédictive. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on compare lesdites première et seconde énergies de freinage prédictives Emax et Eidle à une énergie minimale EO requérant un dégonflage des pneus, et en ce qu'à l'étape d), on réalise la présentation desdits moyens d'indication (8, 9) sur ledit écran de visualisation (7), en fonction desdites comparaisons. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que : û si Emax E0 et Emax>E0, on affiche sur ledit écran de visualisation (7), comme moyens d'indication (8, 9), des éléments indiquant que les don-nées ne sont pas valides pour lesdites durées d'escale ETATmax et ETATidle ; et û si Eidle 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est désactivé lorsqu'un mode de freinage est armé sur l'aéronef. 9. Dispositif d'aide au pilotage d'un aéronef lors d'une phase d'atterrissage sur un aéroport, ledit aéronef comprenant des moteurs qui sont pourvus d'inverseurs de poussée susceptibles d'être utilisés pour freiner l'aéronef, lesdits inverseurs de poussée pouvant être utilisés à un régime maximal ou à un régime au ralenti, caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens (2) pour déterminer les valeurs prédites de paramètres liés à l'aéronef et à l'aéroport ; des moyens (10) pour calculer, à l'aide desdites valeurs prédites : une première énergie de freinage prédictive qui représente une énergie de freinage de l'aéronef, relative à une première utilisation des in- 1 o verseurs de poussée, lors du roulage de l'aéronef sur une piste d'atterrissage de l'aéroport pendant l'atterrissage ; et une seconde énergie de freinage prédictive qui représente une énergie de freinage de l'aéronef, relative à une seconde utilisation des in-verseurs de poussée, lors du roulage de l'aéronef sur la piste 15 d'atterrissage pendant l'atterrissage ; des moyens (1 1) pour calculer, à l'aide desdites première et seconde énergies de freinage prédictives, respectivement : une première durée d'escale qui est relative à ladite première utilisation des inverseurs de poussée ; et 20 une seconde durée d'escale qui est relative à ladite seconde utilisation des inverseurs de poussée, une durée d'escale représentant une durée prédictive d'attente de l'aéronef avant d'entreprendre un prochain vol afin de permettre aux roues dudit aéronef de se refroidir suite à l'échauffement engendré par 25 le freinage à l'atterrissage ; et des moyens d'affichage (5) pour présenter, sur au moins un écran de visualisation (7), des moyens d'indication (8, 9) indiquant lesdites première et seconde durées d'escale. 10. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) d'aide au pilotage, tel que celui spécifié sous la revendication 9.