Brevet FR2937454A1 — publié le 20100423

La présente invention concerne un procédé et un système d'évitement de terrain pour aéronef, ainsi qu'un aéronef pourvu d'un tel système. On sait que de nombreux aéronefs sont équipés d'un dispositif d'alerte de collision permettant d'émettre au moins un signal d'alerte en cas de risque de collision de l'aéronef avec le terrain. Concernant le dispositif d'alerte, il peut notamment s'agir d'un dispositif de type TAWS (� Terrain Awareness and Warning System � en anglais, c'est-à-dire � système d'alerte et de prise de conscience du terrain � en français), de type EGPWS (� Enhanced Ground Proximity Warning System � en anglais, soit � système amélioré d'alerte de proximité du sol � en français) ou de type GCAS (� Ground Collision Avoidance System � en anglais, ou � système d'évitement de collision avec le sol � en français). Un tel dispositif d'alerte de collision TAWS est généralement ca- pable d'émettre différents types d'alertes, dont les déclenchements sont basés sur des algorithmes et des sources d'informations différents. Par le document FR-2883403, on connaît un système d'évitement de terrain pour un avion civil équipé d'un dispositif d'alerte de collision de type TAWS. Ce système déclenche automatiquement une manoeuvre d'évitement de terrain lorsque le dispositif d'alerte de collision émet une alerte pour signaler que l'avion risque une collision avec le terrain s'il maintient ses caractéristiques de vol courantes. Ainsi, dès l'émission d'une alerte, le système agit automatiquement (sans intervention du pi-lote) sur la trajectoire de l'avion pendant toute la durée d'émission de l'alerte, de façon à améliorer la situation de celui-ci par rapport au terrain. Lorsque le dispositif d'alerte de collision cesse d'émettre ladite alerte, le système d'évitement interrompt automatiquement la manoeuvre d'évitement de collision. Cependant, il est possible que, à la fin d'une manoeuvre d'évitement de terrain, l'avion ne soit toujours pas dans une situation sa- tisfaisante d'un point de vue sécurité. En effet, dans certaines situations (notamment des zones montagneuses), en fonction de la position et de la trajectoire de l'avion à la fin de la manoeuvre d'évitement, un nouveau ris-que de collision peut être détecté par le dispositif d'alerte de collision très peu de temps après la fin de la manoeuvre d'évitement, ce qui peut conduire à l'engagement d'une nouvelle manoeuvre d'évitement de terrain. Or, cette nouvelle manoeuvre d'évitement n'est pas souhaitable, d'une part, pour effectuer une reprise en main de l'avion par les pilotes dans de bonnes conditions et, d'autre part, pour éviter d'incommoder les éventuels passagers. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en perfectionnant le système d'évitement de terrain précité. A cette fin, selon l'invention, le procédé d'évitement de terrain pour un aéronef équipé d'un dispositif d'alerte de collision qui surveille le vol dudit aéronef par rapport au terrain environnant et qui est apte à émet- tre au moins une alerte, lorsque ledit aéronef risque une collision avec le terrain en maintenant ses caractéristiques de vol courantes, procédé selon lequel on engage une manoeuvre d'évitement de terrain lorsque ledit dispositif d'alerte de collision émet une telle alerte, est remarquable : en ce qu'on réalise en outre les étapes suivantes : A/ on établit un profil d'altitude représentatif dudit terrain survolé par ledit aéronef à partir d'au moins une base de données caractéristiques dudit terrain ; B/ on mesure une pluralité de paramètres dudit aéronef tels que sa vitesse longitudinale, sa vitesse verticale, son assiette, son incidence, son altitude ... ; C/ à partir d'au moins certains desdits paramètres mesurés, on déter- mine au moins une courbe limite d'altitude qui appartient à un plan vertical passant par l'axe longitudinal dudit aéronef et qui est disposée, au moins partiellement, en avant dudit aéronef, ladite courbe limite présentant au moins une intersection avec ledit profil d'altitude du terrain au moins à l'engagement de ladite manoeuvre d'évitement de terrain ; D/ on surveille ladite intersection de la courbe limite avec le profil d'altitude ; et E/ dans le cas où il n'y a plus d'intersection de ladite courbe limite avec ledit profil d'altitude, on interrompt ladite manoeuvre d'évitement du terrain ; et en ce que lesdites étapes B/, Cl, D/ et E/ sont réalisées de façon successive et répétitive jusqu'à l'interruption de ladite manoeuvre d'évitement. Ainsi, grâce à l'invention, on sort de la manoeuvre d'évitement de terrain dès lors qu'on considère que l'aéronef est suffisamment éloigné du terrain pour qu'une alerte de collision ne soit pas produite immédiatement après la fin de ladite manoeuvre d'évitement. On assure ainsi une reprise en main de l'aéronef par les pilotes dans de bonnes conditions. Dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, ladite courbe li- mite d'altitude est constituée d'une suite de segments comprenant au moins un segment horizontal. La longueur dudit segment horizontal peut avantageusement être déterminée, lors de ladite étape Cl, en fonction d'un critère de détection de terrain qui permet de s'assurer que, lorsque ladite manoeuvre d'évitement est interrompue, ledit aéronef est à une altitude minimum lui permettant de franchir le terrain situé devant lui. En outre, ladite suite de segments formant ladite courbe limite peut comporter un segment incliné vers le haut, dont l'extrémité basse est reliée à l'une des extrémités dudit segment horizontal et l'extrémité haute est orientée vers le ciel. De préférence, l'inclinaison de ce segment incliné vers le haut est déterminée, lors de l'étape C/, en fonction de la capacité de montée courante dudit aéronef. Par ailleurs, ladite suite de segments constituant ladite courbe limite peut de plus comporter un segment incliné vers le bas, dont l'extrémité haute est reliée audit aéronef et l'extrémité basse est orientée vers le sol et reliée à l'une des extrémités dudit segment horizontal. Ce segment incliné vers le bas permet de s'assurer que, même si l'aéronef est mis en descente par l'équipage à la sortie de la manoeuvre, il n'y aura pas de réengagement de l'automatisme avant un certain délai. Ainsi, en fonction de la forme de la courbe limite d'altitude (par exemple un, deux ou trois segments) ainsi que de la longueur de chacun des segments, on peut sortir plus ou moins rapidement de la manoeuvre d'évitement de terrain en cours. Lors de ladite étape E/, on peut éventuellement émettre une information d'absence de terrain préalablement à l'interruption de ladite manoeuvre d'évitement. L'invention concerne en outre un système d'évitement de terrain pour un aéronef qui comporte : un dispositif d'alerte de collision qui surveille le vol dudit aéronef par rapport au terrain environnant et qui est apte à émettre au moins une alerte, lorsque ledit aéronef risque une collision avec le terrain en main-tenant ses caractéristiques de vol courantes ; et un dispositif de pilotage automatique apte à appliquer automatiquement audit aéronef une manoeuvre d'évitement du terrain lorsqu'une telle alerte est émise par ledit dispositif d'alerte. Selon l'invention, ledit système d'évitement de terrain comporte en outre : des moyens pour établir un profil d'altitude, représentatif dudit terrain survolé par ledit aéronef, à partir d'au moins une base de données caractéristiques dudit terrain ; des moyens de mesure d'une pluralité de paramètres dudit aéronef ; 1 o des moyens de détermination, à partir d'au moins certains desdits para-mètres mesurés par lesdits moyens de mesure, d'au moins une courbe limite d'altitude qui appartient à un plan vertical passant par l'axe longitudinal dudit aéronef et qui est disposée, au moins partiellement, en avant dudit aéronef, ladite courbe limite présentant au moins une inter- 15 section avec ledit profil d'altitude au moins à l'engagement de ladite manoeuvre d'évitement de terrain ; des moyens de surveillance aptes à surveiller ladite intersection de la courbe limite déterminée avec le profil d'altitude ; et des moyens d'interruption de ladite manoeuvre d'évitement de terrain, 20 aptes à être activés lorsqu'il n'y a plus d'intersection de ladite courbe limite avec ledit profil d'altitude. Par ailleurs, l'invention concerne également un aéronef pourvu d'un système d'évitement de terrain tel que mentionné ci-dessus. Les figures du dessin annexé permettront de bien comprendre 25 comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un système d'évitement de terrain conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue schématique illustrant un exemple de manoeuvre d'évitement du relief par un aéronef en vol, au cours de laquelle est mise en oeuvre un premier type de courbe limite d'altitude conforme à l'invention. Les figures 3 et 4 sont analogues à la figure 2, les courbes limites d'altitude mises en oeuvre au cours de la manoeuvre d'évitement du relief étant respectivement d'un deuxième et d'un troisième types conformes à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement le système d'évitement de terrain pour un aéronef AC. Sur cette figure, le système 1, un ensemble E de moyens de mesure et des moyens de stockage 9 d'une base de données sont représentés extérieurs à l'aéronef AC, alors qu'ils sont en réalité montés à bord de ce dernier. Comme le montre la figure 1, le système d'évitement de terrain 1 comporte de façon usuelle : un dispositif d'alerte de collision 2, par exemple de type TAWS, qui sur-veille le vol de l'aéronef AC par rapport au terrain environnant. Ce dis-positif d'alerte de collision 2 est susceptible d'émettre des alertes lors-que l'aéronef AC risque une collision avec un relief dudit terrain en cas de maintien de ses caractéristiques de vol (vitesse longitudinale, pente, ...) courantes ; un dispositif de pilotage automatique 3 de l'aéronef AC, relié par l'intermédiaire d'une liaison L1 au dispositif d'alerte de collision. Ce dis-positif de pilotage automatique 3 est apte à déterminer et appliquer au- dit aéronef AC une manoeuvre d'évitement du terrain dès qu'une alerte est émise par le dispositif d'alerte de collision 2. De façon usuelle, ledit dispositif de pilotage automatique 3 peut déterminer des ordres de pilotage de l'aéronef AC (par exemple un ordre de montée à appliquer à l'aéronef AC pour engendrer un gain de hauteur au niveau du relief du terrain, ou bien un ordre de montée de l'aéronef AC ainsi qu'un ordre de cap à appliquer audit aéronef AC). Le dispositif de pilotage automatique 3 peut faire partie d'un pilote automatique usuel (non représenté) de l'aéronef AC ; des moyens de commande 4 qui sont reliés au dispositif de pilotage automatique 3, par l'intermédiaire de la liaison L2. En variante, ils peu-vent être intégrés, au moins en partie, dans le dispositif de pilotage automatique 3. Les moyens de commande 4 sont aptes à recevoir les ordres de pilotage en provenance dudit dispositif de pilotage automatique 3. Ils comportent par exemple des moyens de calcul 5 pour déterminer des ordres de braquage de gouverne, à partir des ordres de pilotage reçus, et des moyens d'actionnement 6 d'au moins une gouverne G dudit aéronef AC qui reçoivent ces ordres de braquage de gouverne, par l'intermédiaire de la liaison L3, et déplacent ladite gouverne G en conséquence au moyen de la liaison L4 ; et des moyens d'indication 7, relié audit dispositif de pilotage automatique 3, par l'intermédiaire de la liaison L5. Ces moyens d'indication 7 per-mettent de prévenir le ou les pilotes de l'aéronef AC lorsqu'une manoeuvre d'évitement est appliquée à ce dernier. Une telle indication peut être constituée d'une information visuelle affichée sur un écran de visualisation (par exemple monté dans le poste de pilotage de l'aéronef AC) et/ou une alerte sonore. Selon l'invention, le système d'évitement de terrain 1 comporte en outre : des moyens 8 pour établir un profil d'altitude (voir les figures 2 à 4) associé au terrain survolé par l'aéronef AC. Ces moyens 8 sont reliés, par l'intermédiaire de la liaison L6, aux moyens de stockage usuels 9 d'une base de données topographiques dudit terrain, de manière à établir ledit profil d'altitude ; des moyens de détermination 10 d'au moins une courbe limite d'altitude (voir les figures 2 à 4) qui est associée à l'aéronef AC. Les moyens de détermination 10 sont aptes à recevoir, par l'intermédiaire de la liaison L7, des données relatives à l'aéronef AC (par exemple sa vitesse longitudinale, sa vitesse verticale, son assiette, son inclinaison, son altitude, etc ...) provenant de l'ensemble de moyens de mesure E. A partir des données obtenues, ces moyens de détermination 10 sont aptes à déterminer une courbe limite d'altitude (définie plus en détail ci-après) telle que, au moins à l'engagement de ladite manoeuvre d'évitement de terrain, elle coupe le profil d'altitude du terrain établi par lesdits moyens 8 ; des moyens de surveillance 11, reliés auxdits moyens 8 et auxdits moyens de détermination 10 par l'intermédiaire respectivement des liai-sons L8 et L9. Ces moyens de surveillance 11 sont aptes à surveiller 15 que la courbe limite déterminée par les moyens de détermination 10 présente toujours une intersection avec le profil d'altitude du terrain et, dans le cas où il n'existe plus de telle intersection (la courbe limite ne coupe plus le profil d'altitude), ils sont aptes à délivrer au dispositif de pilotage automatique 3, par l'intermédiaire de la liaison L10, un signal 20 représentatif de l'absence de terrain au devant de l'aéronef AC ; et des moyens d'interruption 12 d'une manoeuvre d'évitement de terrain, par exemple intégrés dans le dispositif de pilotage automatique 3. Ces moyens d'interruption 12 sont aptes à interrompre une manoeuvre d'évitement en cours lorsque ledit dispositif de pilotage automatique 3 25 reçoit, par l'intermédiaire de la liaison L10, un signal représentatif de l'absence de terrain au devant de l'aéronef AC par lesdits moyens de vérification 11. Un message d'absence de terrain peut éventuellement parvenir aux pilotes par l'intermédiaire des moyens d'indication 7 avant l'interruption de la manoeuvre d'évitement de terrain. Sur la figure 2, on a représenté un exemple illustrant une manoeuvre d'évitement du terrain par l'aéronef AC au cours de laquelle est mise en oeuvre un premier type de courbe limite d'altitude associée à l'aéronef AC. Le profil d'altitude PA du terrain survolé par l'aéronef AC, qui a été établi par les moyens 8 (figure 1), est en outre représenté sur la figure 2. L'aéronef AC est représenté au moment de l'émission d'une alerte par le dispositif d'alerte de collision 2 (position P1). II risque en effet de percuter le terrain (montagne 13) s'il poursuit son vol tel quel, comme il- lustré par la trajectoire Ti (en traits interrompus) en prolongement de la trajectoire actuelle TO. A ce moment, le système d'évitement de terrain 1 soumet l'aéronef AC automatiquement à un ordre de montée supplémentaire présentant une pente y qui est ajoutée à la pente correspondant à la trajectoire courante TO, de sorte que l'aéronef AC ne suit alors plus la trajectoire Ti, mais une trajectoire Ti' de montée supplémentaire. On a également illustré sur la figure 2 la courbe limite d'altitude C déterminée par les moyens de détermination 10 (figure 1) après l'émission d'une alerte par le dispositif d'alerte de collision 2. Cette courbe limite d'altitude C, définie dans un plan vertical pas- sant par l'axe longitudinal de l'aéronef AC et située au moins en partie au devant de ce dernier, est constituée des trois segments suivants : ù un segment X incliné vers le bas (par exemple de quelques degrés par rapport à l'horizontale), dont l'extrémité haute est reliée à l'aéronef AC et l'extrémité basse est orientée vers le sol ; ù un segment horizontal Y, relié par une extrémité à l'extrémité basse du segment X ; et un segment Z incliné vers le haut, dont l'extrémité basse est reliée à l'autre extrémité du segment horizontal Y et l'extrémité haute est orientée vers le ciel. L'inclinaison du segment Z par rapport à l'horizontale peut être déterminée en fonction de la capacité de montée courante du-dit aéronef. Comme le montre la figure 2, la courbe limite d'altitude C présente une intersection avec le profil d'altitude du terrain PA lors de l'engagement de la manoeuvre d'évitement de terrain (point I). Dès qu'il n'y a plus d'intersection de la courbe limite C avec le profil d'altitude PA (l'aéronef AC est alors en position P2), la manoeuvre d'évitement de terrain est interrompue et l'aéronef AC poursuit par exemple une trajectoire T'2, différente de la trajectoire T2 (représentée en traits interrompus en prolongement de la trajectoire T' l qu'il aurait suivie si la manoeuvre d'évitement de terrain n'avait pas été interrompue. La trajectoire T'2 est par exemple déterminée de façon usuelle à partir d'ordres donnés par les pilotes de l'aéronef AC. Par ailleurs, sur la figure 3, on a représenté l'exemple de manoeu- vre d'évitement de la figure 2, au cours de laquelle est mise en oeuvre une courbe limite d'altitude C d'un deuxième type. En effet, la courbe limite C comporte uniquement le segment horizontal Y et le segment Z incliné vers le haut (tels que décrits ci-dessus), le segment X étant de longueur nulle. Ainsi, comme le montre la figure 3, la courbe limite C cesse d'intercepter le profil d'altitude PA plus tôt (l'aéronef AC est dans la position P3 entre la position P1 et P2). On fait donc le choix de protéger l'aéronef AC dans une zone plus restreinte en sortie de manoeuvre d'évitement, ce qui permet en contrepartie de sortir plus rapidement de la manoeuvre d'évitement. Sur la figure 4, on a représenté un troisième type simplifié de courbe limite d'altitude C. En effet, la courbe limite C ne comporte désormais qu'un unique segment horizontal Y. La longueur de ce dernier est par exemple déterminée de telle sorte que, lorsque ladite manoeuvre d'évitement est interrompue, l'aéronef AC est à une altitude minimum (position P3) lui permettant de franchir le terrain situé devant lui. REVENDICATIONS1. Procédé d'évitement de terrain pour un aéronef (AC) équipé d'un dispositif d'alerte de collision (2) qui surveille le vol dudit aéronef (AC) par rapport au terrain environnant et qui est apte à émettre au moins une alerte, lorsque ledit aéronef (AC) risque une collision avec le terrain en maintenant ses caractéristiques de vol courantes, procédé selon lequel on engage une manoeuvre d'évitement de terrain lorsque ledit dispositif d'alerte de collision (2) émet une telle alerte, caractérisé : ù en ce qu'on réalise en outre les étapes suivantes : A/ on établit un profil d'altitude (PA) représentatif dudit terrain survolé par ledit aéronef (AC) à partir d'au moins une base de données caractéristiques dudit terrain ; B/ on mesure une pluralité de paramètres dudit aéronef (AC) ; C/ à partir d'au moins certains desdits paramètres mesurés, on détermine au moins une courbe limite d'altitude (C) qui appartient à un plan vertical passant par l'axe longitudinal dudit aéronef (AC) et qui est disposée, au moins partiellement, en avant dudit aéronef (AC), ladite courbe limite (C) présentant au moins une intersection avec le- dit profil d'altitude (PA) du terrain au moins à l'engagement de ladite manoeuvre d'évitement de terrain ; D/ on surveille ladite intersection de la courbe limite (C) avec le profil d'altitude (PA) ; et E/ dans le cas où il n'y a plus d'intersection de ladite courbe limite (C) avec ledit profil d'altitude (PA), on interrompt ladite manoeuvre d'évitement du terrain ; et en ce que lesdites étapes B/, Cl, D/ et E/ sont réalisées de façon successive et répétitive jusqu'à l'interruption de ladite manoeuvre d'évitement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite courbe limite d'altitude (C) est constituée d'une suite de segments (X, Y, Z) comprenant au moins un segment horizontal (Y). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé : û en ce que ladite suite de segments (X, Y, Z) formant ladite courbe limite (C) comporte en outre un segment (Z) incliné vers le haut, dont l'extrémité basse est reliée à l'une des extrémités dudit segment hori-10 zontal (Y) et l'extrémité haute est orientée vers le ciel ; et - en ce que l'inclinaison dudit segment (Z) incliné vers le haut est déterminée, lors de l'étape Cl, en fonction de la capacité de montée courante dudit aéronef (AC). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, 15 caractérisé en ce que ladite suite de segments (X, Y, Z) constituant ladite courbe limite (C) comporte en outre un segment (X) incliné vers le bas, dont l'extrémité haute est reliée audit aéronef (AC) et l'extrémité basse est orientée vers le sol et reliée à l'une des extrémités dudit segment horizontal (Y), ledit segment incliné vers le bas (X) assurant que, même si 20 l'aéronef (AC) est mis en descente par l'équipage à la sortie de la manoeuvre, il n'y aura pas de réengagement de l'automatisme avant un certain délai. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la longueur dudit segment horizontal (Y) est déter- 25 minée, lors de ladite étape Cl, en fonction d'un critère de détection de terrain qui permet de s'assurer que, lorsque ladite manoeuvre d'évitement est interrompue, ledit aéronef (AC) est à une altitude minimum lui permettant de franchir le terrain situé devant lui. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits paramètres dudit aéronef (AC) mesurés lors de ladite étape B/ appartiennent au groupe des paramètres suivants : ù la vitesse longitudinale dudit aéronef (AC) ; ù la vitesse verticale dudit aéronef (AC) ; - l'assiette dudit aéronef (AC) ; - l'incidence dudit aéronef (AC) ; û l'altitude dudit aéronef (AC). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lors de ladite étape E/, on émet une information d'absence de terrain préalablement à l'interruption de ladite manoeuvre d'évitement. 8. Système d'évitement de terrain pour un aéronef (AC), ledit système (1) comportant : û un dispositif d'alerte de collision (2) qui surveille le vol dudit aéronef (AC) par rapport au terrain environnant et qui est apte à émettre au moins une alerte, lorsque ledit aéronef (AC) risque une collision avec le terrain en maintenant ses caractéristiques de vol courantes ; et un dispositif de pilotage automatique (3) apte à appliquer automatique- ment audit aéronef (AC) une manoeuvre d'évitement du terrain lorsqu'une telle alerte est émise par ledit dispositif d'alerte (2), caractérisé en ce que ledit système d'évitement de terrain (1) comporte en outre : û des moyens (8) pour établir un profil d'altitude (PA), représentatif dudit 25 terrain survolé par ledit aéronef (AC), à partir d'au moins une base de données caractéristiques dudit terrain ; ù des moyens de mesure (E) d'une pluralité de paramètres dudit aéronef (AC) ; des moyens de détermination (10), à partir d'au moins certains desdits paramètres mesurés par lesdits moyens de mesure (E), d'au moins une courbe limite d'altitude (C) qui appartient à un plan vertical passant par l'axe longitudinal dudit aéronef (AC) et qui est disposée, au moins par- tiellement, en avant dudit aéronef (AC), ladite courbe limite (C) présentant au moins une intersection avec ledit profil d'altitude (PA) au moins à l'engagement de ladite manoeuvre d'évitement de terrain ; des moyens de surveillance (11) aptes à surveiller ladite intersection de la courbe limite déterminée (C) avec le profil d'altitude (PA) ; et des moyens d'interruption (12) de ladite manoeuvre d'évitement de terrain, aptes à être activés lorsqu'il n'y a plus d'intersection de ladite courbe limite (C) avec ledit profil d'altitude (PA). 9. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'évitement de terrain (1) tel que spécifié sous la revendication 8.