Brevet FR2939214A1 — publié le 20100604

SYSTEME DE PILOTAGE COMPRENANT UN COUPLAGE ENTRE UN SYSTEME DE NAVIGATION ET UN SYSTEME DE PILOTAGE AUTOMATIQUE La présente invention concerne le domaine des systèmes de navigation et des systèmes de pilotages automatiques pour aéronef. Elle s'applique plus particulièrement dans le domaine des systèmes de commandes de vols et l'interopérabilité des consignes de vols des différents systèmes. Les aéronefs sont généralement équipés d'un gestionnaire de vols, appelé dans la terminologie anglo-saxonne �Flight Management � dans lesquels il est possible de définir la trajectoire de vol à effectuer et des points de passages dans l'espace aérien, appelés dans la terminologie anglo-saxonne � Waypoint �. Généralement, un système de pilotage automatique comprenant un boîtier de commandes et un pilote automatique est associé au Flight Management et permet de commander l'aéronef en fonction des waypoints à atteindre. Un problème est que ces équipements doivent être le plus souvent associés dès la conception de manière à ce que les commandes de vols nécessaires au pilote automatique sont directement fournies par le Flight Management. Lorsque ces équipements sont conçus indépendamment des uns et des autres, dans certains systèmes le Flight Management ou le pilote automatique peuvent comporter des entrées/sorties analogiques ou numériques correspondant soit à une consigne de roulis, soit à une consigne d'écart de cap soit une distance entre l'aéronef à la trajectoire et un écart de cap. Un problème est donc celui d'associer un Flight Management délivrant des consignes de sorties non adaptées aux consignes d'entrée d'un pilote automatique lorsque ces équipements ne sont pas conçus conjointement. L'invention permet de pallier à ces inconvénients. Un but de l'invention est donc de disposer d'un calculateur s'interfacant avec d'une part le Flight Management et d'autre part le pilote automatique sur des entrées numériques et/ou analogiques en entrée et en sortie et permettant de convertir une consigne de roulis en une consigne d'écart de cap et inversement. Avantageusement, le système de pilotage pour aéronef comprend : ^ un système de navigation fournissant régulièrement selon un 10 premier échantillonnage à une première sortie dudit système une première consigne dans un premier format à partir des données d'un plan de vol et ; ^ comprenant un système de pilotage automatique assurant les commandes de vol à partir d'une seconde consigne d'entrée reçue 15 dans un second format selon un second échantillonnage ; Avantageusement, le système de pilotage comprend un dispositif d'adaptation comprenant un calculateur et au moins une entrée/sortie analogique et une entrée/sortie numérique, l'entrée du dispositif d'adaptation 20 coopérant avec la première sortie et la sortie du dispositif d'adaptation coopérant avec l'entrée du système de pilotage automatique, le calculateur comprenant des moyens pour transformer le premier format de la première consigne dans le second format de la seconde consigne. Avantageusement, les moyens du calculateur permettent la 25 conversion entre un premier paramètre d'angle de roulis et un second paramètre d'écart de route, les consignes comprenant chacune au moins l'un des deux paramètres. Avantageusement, le premier format comprend paramètre d'angle de roulis ou un paramètre d'écart de route ou un paramètre de distance entre 30 l'aéronef et le plan de vol ou Avantageusement, le second format comprend un paramètre d'écart de route ou un paramètre de cap ou un paramètre de roulis. Avantageusement, la conversion d'un paramètre d'angle de roulis en un paramètre d'écart de route en un paramètre d'angle de roulis prend en 35 compte la vitesse sol de l'aéronef et l'altitude. Avantageusement, la première consigne est une consigne numérique et la seconde consigne est une consigne analogique ou inversement. 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 : représente un dispositif selon l'invention permettant de coupler un Flight Management et un pilote automatique ; • la figure 2A : représente la vue de face d'un aéronef effectuant un virage à partir d'une consigne de roulis ; • la figure 2B : représente un aéronef décalé de son plan de vol cherchant à le rejoindre ; • la figure 3 représente un mode privilégié de réalisation de l'invention du calculateur K. La figure 1 représente un système de navigation, également appelé Flight Management, noté FM, délivrant une consigne de roulis, noté PHI, en fonction d'un plan de vol comprenant des waypoints à atteindre. Le plan de vol est généralement défini par le pilote avant le décollage. Cependant il peut être modifié pendant le vol par la suppression, la modification ou l'ajout de waypoints. Un calculateur K selon l'invention permet d'implémenter une fonction qui transforme une consigne de roulis PHI en une commande d'écart de route, notée DKH,. La commande d'écart de route est une différence de cap entre le cap avion instantané, ou encore le cap courant, et le cap théorique calculé par le FM. Lorsque l'aéronef s'est écarté de son plan de vol par exemple, le cap théorique permet d'intercepter le plan de vol et de définir une nouvelle trajectoire de rejointe. L'invention permet de disposer du calculateur K de telle manière qu'il reçoive la consigne de roulis PHI en entrée et qu'il transmette la commande d'écart de route DKH à l'entrée du système de pilotage automatique. Généralement le système de pilotage automatique comprend un élément principal constitué d'un pilote automatique, noté PA. Selon le mode de réalisation, le calculateur K peut également délivrer une consigne de cap correspondant au cap à suivre pour que l'aéronef rejoigne le plan de vol, le cap est noté CAPFM et il peut également délivrer le cap courant de l'aéronef. La différence de route DKH, est alors calculée dans le pilote automatique par la différence des deux caps. D'une manière générale, le calculateur selon l'invention comprend des moyens pour transformer un premier format de la première consigne délivrée par le Flight Management dans un second format de la seconde consigne à délivrer au pilote automatique. La figure 2A représente un aéronef 1 comprenant des ailes 2. Les ailes 2 de l'aéronef forment un angle de roulis PHI lorsque l'aéronef change de trajectoire. La figure 2B représente l'aéronef 1 ayant quitté son plan de vol 9 et souhaitant le rejoindre. L'aéronef comprend un cap avion 7. L'écart de route DKHI est formé par un angle entre le cap 7 de l'aéronef 1 et le cap 8 de sa position fictive sur le plan de vol lorsque l'aéronef est positionné à une distance d entre le plan de vol et sa position courante. Dans un mode de réalisation de l'invention la consigne d'entrée de roulis PHI est une consigne numérique et la commande d'écart de route est 25 une commande analogique. Dans un autre mode de réalisation, la consigne d'entrée de roulis PHI peut-être une consigne analogique et la commande d'écart de route peut être une commande numérique. 30 La figure 3 représente un mode privilégié de réalisation de l'invention dans lequel le Flight Management FM délivre une consigne de sortie PHI en roulis commandé et correspondant aux consignes nécessaires pour suivre ou récupérer le plan de vol. Une centrale inertielle, notée UNI, délivre un cap, noté CAPACTUEL, 35 qui correspond au cap courant de l'aéronef. Le calculateur K selon l'invention permet de disposer d'une fonction G permettant de délivrer une différence de Cap, noté DKHI, en fonction de la consigne de roulis PHI du FM et de données telles que la vitesse au sol de l'aéronef, notée VsoL, ou de l'altitude de l'aéronef, notée Alt. La fonction G dépend de l'aéronef et notamment du pilote automatique. En particulier si on note que DKHI = G(PHI, VsoL, Alt), il peut s'agir d'une expression analytique simple dépendant de données liées à l'aéronef. Une relation liant PHI et DKH,, peut-être par exemple la suivante : PHI = (K, . VsoL + K2 . Alt) • DKHI où KI et K2 sont des constantes dépendantes de caractéristiques propres à l'aéronef. Le calculateur selon l'invention permet également de récupérer la donnée de CAPACTUEL de l'aéronef de telle sorte qu'il est possible de mesurer un cap qui correspond à la consigne de cap avion à transmettre pour rejoindre la trajectoire du plan de vol. Dans ce dernier mode de réalisation, une fonction C permet de cadrer la valeur du cap avion mesuré à partir du CAPACTUEL et de DKHI en normalisant la valeur du cap mesuré entre -180° et + 180°. Le cap ainsi recadré est noté CAPFM. Il correspond à la consigne que le FM suit théoriquement pour rejoindre la trajectoire du plan de vol. Selon les modes de réalisation, c'est à dire selon la consigne à fournir en entrée du PA, il est alors possible soit de fournir une consigne d'écart de route DKHI en sortie du calculateur K, soit une consigne de cap à suivre CAPFM pour rejoindre le plan de vol. Le pilote automatique, noté PA, permet d'obtenir, à partir d'une 30 consigne d'écart de route DKHI ou de cap à suivre CAPFM, des commandes de vol, telles que l'angle de braquage aileron, noté `DAileron, l'angle de gouverne en profondeur et l'angle de gouverne en direction. Dans un mode privilégié de réalisation, l'invention permet en particulier de délivrer une consigne d'écart de route DKHI ou encore une 35 consigne de roulis PHI dans d'autres modes de réalisation. Le PA est donc interfacé de telle manière que le FM délivre des consignes de roulis PHI en vue d'obtenir des consignes d'angle de braquage d'aileron (PA;,eron en sortie du PA. A cette fin, le pilote automatique comprend généralement une première fonction F permettant de restituer un angle de roulis PHI' permettant de générer, généralement par l'intermédiaire d'une seconde fonction M propre au PA, une consigne cPAileron d'angle de braquage. Dans un mode privilégié de réalisation G = La fonction F peut alors restituer un angle de roulis PHI' à partir de la vitesse sol et de l'altitude de l'aéronef. Par ailleurs, le calculateur selon l'invention peut : permettre de recevoir une consigne de roulis PHI provenant du Flight Management FM délivré selon un premier échantillonnage et, asservir le pilote automatique par une consigne d'écart de route DKH, selon un second échantillonnage. Les périodes d'échantillonnages peuvent être identiques. Dans une variante de réalisation le Flight Management FM peut délivrer une consigne d'écart de route DKHI et/ou une distance d entre la position courante et un point du plan de vol. Dans un mode spécifique de réalisation, le point du plan de vol peut être choisi de manière à minimiser la distance d. Le dispositif d'adaptation comprenant le calculateur K peut alors convertir un écart de route délivré par une consigne numérique en un écart de route par une consigne analogique. Il est possible également que la calculateur délivre un cap à suivre, noté CAPFM en comparant le cap actuel noté CAPACTUEL avec l'écart de route délivré par le Flight Management. Dans une autre variante de réalisation, le calculateur peut délivrer une consigne de roulis au pilote automatique, selon l'entrée du pilote 35 automatique. Dans ce dernier cas le dispositif d'adaptation peut ^ soit convertir une consigne d'entrée relative à un écart de route et une distance au plan de vol en un paramètre de roulis ; ^ soit convertir une consigne de roulis numérique en une consigne de roulis analogique. Dans un mode privilégié de réalisation le dispositif d'adaptation comprend plusieurs entrées et sorties permettant de s'adapter à de nombreux cas de figures selon la configuration du pilote automatique et du Flight Management. Le calculateur peut comprendre les entrées suivantes : - une entrée apte à recevoir une consigne de roulis ; - une entrée apte à recevoir une consigne d'écart de route ; - une entrée apte à recevoir une consigne d'écart de route et un paramètre de distance entre l'aéronef et le plan de vol. Le calculateur peut comprendre les sorties suivantes : - une sortie apte à délivrer une consigne de roulis ; - une entrée apte à délivrer une consigne d'écart de route ; - une entrée apte à délivrer une consigne d'écart de route et un 20 paramètre de distance entre l'aéronef et le plan de vol. REVENDICATIONS1. Système de pilotage pour aéronef comprenant : ^ un système de navigation fournissant régulièrement selon un premier échantillonnage à une première sortie dudit système une première consigne dans un premier format à partir des données d'un plan de vol et ; ^ comprenant un système de pilotage automatique assurant les commandes de vol à partir d'une seconde consigne d'entrée reçue dans un second format selon un second échantillonnage ; caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'adaptation comprenant un calculateur et au moins une entrée/sortie analogique et une entrée/sortie numérique, l'entrée du dispositif d'adaptation coopérant avec la première sortie et la sortie du dispositif d'adaptation coopérant avec l'entrée du système de pilotage automatique, le calculateur comprenant des moyens pour transformer le premier format de la première consigne dans le second format de la seconde consigne. 2. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens du calculateur permettent la conversion entre un premier paramètre d'angle de roulis et un second paramètre d'écart de route, les consignes comprenant chacune au moins l'un des deux paramètres. 3. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier format comprend un paramètre d'angle de roulis. 4. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier format comprend un paramètre d'écart de route. 5. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier format comprend un paramètre de distance entre l'aéronef et le plan de vol.35 6. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second format comprend un paramètre d'écart de route. 7. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second format comprend un paramètre de cap. 8. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second format comprend un paramètre d'angle de roulis. 9. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que la conversion d'un paramètre d'angle de roulis en un paramètre d'écart de route en un paramètre d'angle de roulis prend en compte la vitesse sol de l'aéronef et l'altitude. 10. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première consigne est une consigne numérique et la seconde consigne est une consigne analogique. 11. Système de pilotage pour aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première consigne est une consigne analogique et la seconde consigne est une consigne numérique.25