Brevet FR2984278A1 — publié le 20130621

SYSTEME D'ASSISTANCE AU PILOTE D'UN AERONEF PAR DES MOYENS HAPTIQUES Le domaine de l'invention est celui de l'assistance au pilote d'un aéronef. L'activité d'un équipage d'aéronef consiste principalement à : - Piloter l'aéronef en restant tout le temps dans le domaine de vol prévu par le constructeur. Les conditions de vol sont en général de type vol à vue ou « VFR » acronyme de l'expression anglo-saxonne « Visual Flight Rules». Le pilote prend ses références visuelles sur le paysage et il n'y a pas de problèmes particuliers. Lorsque la situation est détériorée par des conditions de météorologie dégradées par exemple par une visibilité réduite (brume ou brouillards intempestifs, vols au crépuscule ou de nuit...) et/ou par des mouvements intempestifs de l'appareil liés au vent, aux turbulences près du relief ou près de l'eau..., ou plus généralement lorsque le pilote subit une désorientation spatiale, il est obligé de porter son regard dans la cabine pour piloter aux instruments. Il utilise dans ce cas des moyens gyroscopiques connus (horizon artificiel, conservateur de cap...). L'utilisation de ces moyens demande un très bon entraînement et dans certains cas peut être rendu très difficile à cause des vertiges et illusions sensorielles éprouvés par le pilote, qui sont en contradiction avec les instruments. - Surveiller l'environnement extérieur pour prendre en compte certains types de menaces qui peuvent conduire à des situations délicates et/ou catastrophiques. Parmi les types de menaces, on peut citer par exemple : - la rencontre avec un autre aéronef qui est un risque qu'il faut détecter très tôt pour pouvoir engager une manoeuvre d'évitement en toute sécurité ; - la rencontre avec un terrain (montagnes, ...) et/ou des obstacles artificiels (antennes, éoliennes, ...) qui est un risque relativement courant vu l'altitude basse des missions ; - le départ d'un missile venant d'une certaine direction. Dans des conditions de vol de type vol à vue (VFR) et/ou vol aux instruments ou « IFR » acronyme de l'expression anglo-saxonne « Instrument Flight Rules», le pilote seul (et/ou l'équipage à deux) doit savoir à tout moment où il se situe par rapport aux menaces de type terrain ainsi qu'aux autres aéronefs. L'aéronef peut être équipé de systèmes de type «Terrain Avoidance Warning System (TAWS)» ainsi que de systèmes de type «Traffic Collision Avoidance System (TCAS)». Ces systèmes sont indépendants et fournissent des informations visuelles spécifiques sur des écrans dédiés ainsi que des alarmes sonores. Le pilote doit synthétiser les informations, adopter en temps réel une tactique et agir sur le pilotage. - S'entraîner pour apprendre à gérer des missions particulières avec des contraintes pointues. Les simulateurs de vol sont souvent utilisés pour la formation et le maintien des compétences sur les avions de ligne. Leur niveau de performance est très souvent remarquable. Pour les hélicoptères, malgré des progrès importants, il est encore impossible d'utiliser de manière efficace ce type de simulateur dans le cadre de certaines missions spécifiques et/ou de certaines phases de vol ; rien ne saurait remplacer une expérience pratique. De plus le niveau de bruit et de vibrations de la machine, la variété des missions (au sens terrain et météorologie) ainsi que la nature même du travail (coopération à plusieurs personnes synchronisées au moyen du dialogue oral) nécessitent un entraînement pratique très régulier. On peut citer par exemple les types de missions suivantes : - le treuillage d'un blessé en vol stationnaire qui nécessite une bonne gestion de la hauteur par rapport au sol ou à l'eau ainsi qu'une bonne coordination du pilote avec le gestionnaire du treuil ; - le transport de charges externes dans des zones dangereuses (en montagne, ...). - Se former avec un instructeur pour apprendre à : Interpréter l'environnement intérieur et extérieur lors de missions particulières avec des contraintes pointues ; - bien gérer le dialogue et la répartition des tâches en équipage à deux. Enfin, qu'il s'agisse de ces missions de pilotage, de surveillance, d'entraînement et/ou de formation, et bien que les aéronefs d'aujourd'hui soient plus stables et moins bruyants qu'autrefois, la lecture des instruments (qui n'est pas toujours facile pour le pilote) et la fatigue peuvent gêner le pilote pour se concentrer sur un pilotage très précis. D'où l'existence de dispositifs d'assistance au pilote : mais ils sont essentiellement basés sur l'exploitation des facultés visuelles et/ou auditives de l'homme. En conséquence, il demeure à ce jour un besoin pour un système permettant d'améliorer l'assistance au pilote. Plus précisément l'invention a pour objet un système d'assistance au pilote d'un aéronef, qui comprend à bord de l'aéronef : - un calculateur, - un ensemble de capteurs aptes à fournir des données au calculateur et, - un siège pour le pilote équipé d'actionneurs haptiques commandés par le calculateur. Il est principalement caractérisé en ce que : - le calculateur comprend des moyens de commande de chaque actionneur ou de groupes d'actionneurs indépendamment les uns des autres, en fonction des données fournies par les capteurs, - et en ce que le siège comportant un dos et une assise, les actionneurs du dos et de l'assise comportent des vérins mono-axes répartis dans le dos et l'assise du siège, dont les axes de déplacement sont respectivement perpendiculaires au dos et à l'assise du siège. Ce système d'assistance au pilote permet d'utiliser des facultés «haptiques» pour coder un certain nombre d'informations par l'intermédiaire 30 de vibrations transmises au moyen du siège, pour ainsi : aider l'équipage à piloter dans certaines conditions critiques ; améliorer la surveillance et la sécurité dans des missions et/ou des situations variées; améliorer la formation et l'entrainement en utilisant le siège de 35 manière intuitive ; prendre en compte la santé physique à long terme et la fatigue à court terme. Le siège est en général pourvu d'un harnais de sécurité 5 également équipé d'actionneurs répartis, qui sont de préférence des vibreurs. Lorsque le siège comporte des retours latéraux, des actionneurs à mini-vérins mono-axes sont également répartis dans ces retours. Selon une caractéristique de l'invention, les vérins étant aptes à 10 se déplacer selon une longueur de déplacement comprise dans une gamme prédéterminée, à une vitesse inférieure à une vitesse maximale prédéterminée et à une fréquence inférieure à une fréquence maximale prédéterminée, les moyens de commande des actionneurs ou des groupes d'actionneurs comportent des moyens de pilotage de la longueur et/ou de la 15 vitesse et/ou de la fréquence de déplacement. Le système comporte avantageusement un dispositif d'amortissement du siège. Il comporte éventuellement un deuxième siège destiné à un copilote équipé d'actionneurs comme le siège du pilote. Dans ce cas, 20 l'aéronef comportant au moins un manche de pilotage, ce manche peut être muni d'un boîtier de commande relié au calculateur et comprenant des moyens pour envoyer au calculateur des ordres de commandes des actionneurs de l'autre siège. Les capteurs sont par exemple des capteurs de : 25 - pilotage c'est-à-dire des capteurs d'attitude, de position, d'altitude, de hauteur et d'accélération, - de détection de menaces. L'aéronef étant équipé de moyens de traction d'une charge externe au moyen d'un câble, les capteurs comportent de préférence des 30 capteurs de données d'angle du câble par rapport à la verticale, de longueur et de tension du câble. Selon une caractéristique de l'invention, le système d'assistance comporte relié au calculateur, un panneau de commande général comprenant des moyens de sélection d'une mission de pilotage et/ou de surveillance et/ou de formation, les actionneurs étant commandés par le calculateur en fonction de la (ou des) mission(s) sélectionnée. Selon une autre caractéristique de l'invention, il comporte relié au calculateur, au moins un écran d'affichage d'informations graphiques de surveillance de l'environnement de l'aéronef et/ou d'informations graphiques de pilotage et/ou de formation. L'aéronef est typiquement un avion ou un hélicoptère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un exemple de système d'assistance au pilote, selon l'invention, les figures 2 représentent schématiquement diverses vues du siège qui sont : une vue de face (fig 2a), une vue de dessus (fig 2b), les ceintures ou harnais de sécurité (fig 2c), une vue en perspective sans la ceinture de sécurité (fig 2d) ; les figures 3 représentent schématiquement un exemple de disposition géométrique de mini-vérins dans l'assise du siège (fig 3b) et une vue en coupe d'un mini-vérin (fig 3a), la figure 4 représente schématiquement un exemple d'écran de panneau de commande général, la figure 5 représente schématiquement un exemple de boîtier monté sur un manche de pilote, la figure 6 est une liste des étapes successives de fonctionnement d'un système selon l'invention, les figures 7 illustrent des exemples d'affichage sur les écrans d'affichage du pilote et éventuellement du copilote. D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références. On décrit en relation avec la figure 1 un système d'assistance 35 selon l'invention. Il comprend les éléments embarqués suivants : - un ensemble de capteurs 120 ; - un calculateur 50 relié aux capteurs, un siège pour le pilote 80 et éventuellement un siège pour le copilote 80' respectivement équipés d'un ensemble d'actionneurs 81 (montrés figures 2) commandés par le calculateur et qui sont inclus dans le siège et de préférence dans les ceintures (ou harnais) de sécurité 82 du siège. Il comprend avantageusement une interface homme-machine désignée panneau de commande général 20 reliée au calculateur 50 et/ou un écran d'affichage pour le pilote 30 d'informations graphiques issues du calculateur 50. Un écran d'affichage 30' est éventuellement prévu pour le copilote. Eventuellement le système comprend en outre un boîtier de commande situé dans le manche 70 du pilote et éventuellement dans le 15 manche 70' du copilote. On va détailler les différents éléments du système. Les aéronefs sont équipés de différentes catégories de capteurs dédiés aux différentes missions qu'assurent l'équipage c'est-à-dire le pilote 20 et éventuellement son copilote. Les principales missions sont le pilotage, la surveillance, l'entraînement et la formation. Les capteurs utilisés pour le pilotage sont : - Un ou (des) capteur(s) d'attitude 121 qui délivre(nt) des informations sur les angles de roulis, d'assiette et de lacet de l'aéronef ; ces informations 25 numériques sont fournies par des systèmes standards de type horizon artificiel, indicateur de virage, conservateur de cap et/ou de type centrale à inertie installés à bord des aéronefs ; - Un ou (des) capteur(s) d'accélération 122 qui délivre(nt) des informations sur les accélérations subies par l'aéronef autour des axes de lacet, de roulis, 30 de tangage; ces informations numériques sont fournies par des systèmes standards de type centrale à inertie ou des systèmes spécifiques basés sur des accéléromètres, des gyroscopes ; - Un ou (des) capteur(s) de hauteur 123 qui délivre(nt) des informations sur la hauteur courante de survol du terrain. Ces informations numériques sont 35 fournies par des systèmes actifs de type radiosonde et/ou des systèmes qui calculent la hauteur en fonction de la position courante de l'aéronef et du contenu d'une base de données terrain embarquée ; - Un ou (des) capteur(s) de position 124 qui délivre(nt) des informations sur la longitude et la latitude courante de l'aéronef. Ces informations numériques sont fournies par des systèmes classiques de type Global Positionning System (GPS), par des moyens radioélectriques (VOR-DME), par des centrales à inertie, par le système de gestion de vol désigné «Flight Management System » (FMS), ; - Un ou (des) capteur(s) d'altitude 125 qui délivre(nt) des informations sur l'altitude courante de l'aéronef. Ces informations numériques sont fournies par des systèmes classiques de type altimètre, centrales à inertie, ... ; Les capteurs utilisés pour la surveillance sont en plus des capteurs cités ci-dessus pour le pilotage, un ou de(s) capteur(s) d'intrus 126 qui délivre(nt) des informations sur les menaces présentes dans l'environnement proche de l'aéronef. Ces menaces peuvent être d'autres aéronefs, des éléments naturels (montagnes) ou artificiels (pylônes, immeubles, ...). Ces informations numériques sont fournies par des systèmes actifs (de type radars, lidars, ...), et/ou passifs de type caméras et/ou par des systèmes qui calculent les menaces en fonction de la position courante de l'aéronef et du contenu de bases de données embarquées. Les capteurs utilisés pour l'entraînement et la formation sont ceux utilisés pour le pilotage et la surveillance. L'équipage d'un hélicoptère peut se voir confier une mission de sauvetage ou de transport d'une charge externe au moyen d'un câble. Les capteurs utilisés dans ce cas sont : - Un (ou des) capteur(s) de longueur de câble 127 'qui délivre(nt) des informations sur la longueur courante de câble déroulée lors d'un sauvetage ou d'un transport de marchandises. Ces informations numériques sont typiquement fournies par le treuil avec des méthodes similaires à celles utilisées dans les voitures pour les compteurs kilométriques ; - Un (ou des) capteur(s) d'angle de câble 128 qui délivre(nt) des informations sur les angles longitudinaux et latéraux d'une charge externe par rapport à la verticale. Ces informations numériques sont typiquement fournies par le treuil avec des capteurs angulaires liés au câble, éventuellement des caméras ; - Un (ou des) capteur(s) de tension de câble 129 qui délivre(nt) des informations sur la force exercée par le câble sur le treuil. Ces informations 5 numériques sont typiquement fournies par le treuil au moyen de jauges de contraintes. Le calculateur 50 embarqué comporte un module calcul 51 un module actionneurs 52 et éventuellement un module graphique 53. 10 Le module calcul 51 est un calculateur classique disposant de bus d'interfaces avec l'ensemble des capteurs. Ces bus sont normalisés et de type aéronautique (ARINC429, RS422, AFDX...). Ce module comporte un processeur de calcul capable de faire des calculs classiques sur des nombres entiers et flottants de 32 bits et/ou 64 bits, et dispose de mémoires 15 vives (type RAM) locales ainsi que partagées avec le module graphique 53 et le module actionneurs 52. Le code exécutable est stocké sur de la mémoire morte (type PROM, EEPROM...). Le module graphique 53 est un calculateur graphique disposant de bus d'interfaces avec les écrans 30 et 30' de l'équipage. Ces bus 20 graphiques sont numériques et normalisés et de type aéronautique (ARINC...). Ce module comporte un processeur graphique capable d'afficher des images synthétiques 2D et/ou 3D au moyens de primitives graphiques filaires ou surfaciques (vecteurs, arcs de cercles, alphanumériques, surfaces polygonales...). Les attributs de tracés sont aussi disponibles (épaisseurs de 25 traits, pointillés, couleurs, visibilité...). Les transformations géométriques de type translations, rotations, zooms et projections sont disponibles. Les primitives graphiques, les attributs de tracé ainsi que les transformations géométriques sont paramétrables en temps réel au moyen de variables. Ces paramètres sont modifiables depuis le module calcul 51. Ce module 30 graphique dispose d'une mémoire vive (type RAM) locale ainsi que d'une mémoire vive partagée avec le module calcul. Le code exécutable graphique est stocké sur de la mémoire morte (type PROM, EEPROM...). Le module actionneurs 52 comporte un ensemble de voies indépendantes qui pilotent en temps réel chaque actionneur 81 situé dans 35 le(s) siège(s) de l'équipage, dans les ceintures de sécurité du siège ainsi que les actionneurs d'un dispositif 85 amortisseur de vibrations. Chaque voie dispose d'un microcontrôleur capable d'exécuter des lois de commandes basiques. Ces lois sont de type sinusoïdes, rampes, triangles, carrés, selon le type de déplacement longitudinal que l'on souhaite imprimer à l'actionneur (progressif, cyclique, symétrique, etc). Les seuils de déclenchement, les amplitudes, les fréquences, la mise en marche, l'arrêt, ..., sont paramétrables en temps réel au moyen de variables. Ces paramètres sont modifiables depuis le module calcul 51. Ce module actionneurs dispose de mémoires vives (type RAM) locales ainsi que partagées avec le module calcul. Le code exécutable des lois de commande est stocké sur de la mémoire morte (type PROM, EEPROM...). Ce module gère la puissance électrique de commande des actionneurs. Chaque voie est reliée par des fils électriques 83 aux actionneurs d'un siège. Un certain nombre de voies peuvent être reliées par des fils électriques 84 à un système 85 amortisseur des vibrations du siège. La puissance de chaque mini-vérin qui exerce par l'intermédiaire du siège une pression sur le corps de l'équipage, est vue comme le produit d'une force par la vitesse de déplacement. Le déplacement d'un vérin ou d'un ensemble de vérins permet de simuler des effets de vagues plus ou moins violents et de coder ainsi les indications pour le pilote de manière graduelle par exemple en attirant progressivement son attention, ou de manière sémantique par la prise en compte d'alarmes spécifiques, ou par des actions immédiates sur les commandes. Selon l'invention le siège 80 du pilote ainsi que celui du copilote 25 sont équipés d'actionneurs 81 montrés figures 2. De préférence, les ceintures de sécurité 82 sont également équipées d'actionneurs qui sont généralement des mini-vibreurs, « mini » pour pouvoir être intégrés dans la ceinture de sécurité. Les figures 2 montrent un exemple d'implantation des actionneurs 30 81 placés dans le corps du siège en l'occurrence dans l'assise (= la partie du siège sur laquelle est assis le pilote), dans le dos ainsi que dans les parties latérales lorsque le siège en est pourvu. Des mini-vérins sont essentiellement utilisés pour ces parties du siège ; « mini » car leur longueur permet de les intégrer dans l'épaisseur du siège (ils ont typiquement une longueur 35 comprise entre 5 cm et 10 cm). Chaque mini-vérin est piloté de manière 2 9842 78 10 indépendante par le module actionneurs 52. Les fils électriques 83 qui envoient les signaux aux actionneurs sont représentés uniquement sur la figure 2a. Ces fils sortent par le pied du siège. Un dispositif amortisseur 85 relie le siège du pilote au plancher 90 5 de l'aéronef. Ce dispositif amortisseur contient par exemple un/ou plusieurs vérins pilotés électriquement par le module actionneurs 52. La figure 3a présente en détail un actionneur 81 ainsi qu'un exemple de disposition géométrique d'actionneurs dans l'assise ou le dos du 10 siège. La partie fixe 811 du mini-vérin est fixée à l'intérieur du corps 86 du siège. La partie mobile 812 est surmontée d'un chapeau sphérique 813 en contact avec la housse 87 du siège. Le pilotage électrique est assuré par les fils 83. La housse 87 du siège subit les déformations imposées par la 15 poussée des actionneurs 81. L'assise comporte par exemple cinq zones «spatiales» indiquées en pointillés figure 3b regroupant plusieurs minivérins 81 sous la housse 87: l'avant 861, le médian 862, l'arrière proche 863 du dos, la droite 864, la gauche 865. De même le dos peut comporter plusieurs zones spatiales regroupant plusieurs mini-vérins ; de même pour 20 les parties latérales du corps du siège. Ces zones spatiales sont gérées par le calculateur 50 pour déformer le siège dans une direction ou plusieurs directions en même temps. Le panneau de commande général 20 est décrit en relation avec 25 la figure 4. Dans cet exemple de réalisation, un certain nombre de boutons à deux états (enfoncé/relâché) ou tout autre moyen équivalent permettent d'activer ou de désactiver un ensemble de fonctions basiques. A chacune de ces fonctions correspondent des sous fonctions activables aussi au moyen de boutons à deux états. Ces boutons sont par exemple allumés en vert 30 quand la fonction associée est active, en rouge quand elle est désactivée. Ces fonctions sont : - La fonction marche/arrêt 21 qui est le commutateur général du système proposé. - La fonction pilotage 22 qui une fois activée, permet d'autoriser le calcul automatique des déformations du siège pour indiquer au pilote les changements de trajectoire à appliquer. Ces indications sont fournies par la partie du siège en contact avec le pilote (assise, dos, parties latérales). Le siège est déformé soit latéralement, soit longitudinalement, soit avec des combinaisons multiples au moyen d'un ensemble d'actionneurs pilotés électriquement par le calculateur. En pilotage normal, une zone du siège, l'assise par exemple (ou plusieurs zones), se déforme lentement pour indiquer au pilote les changements d'attitude selon les axes de roulis et de tangage. Cette zone du siège est asservie aux commandes de déplacements des mini-vérins. Lors de situations anormales, c'est-à-dire dans le cas de désorientation spatiale ou lorsque l'attitude de l'aéronef commence à devenir dangereuse ou lorsque des menaces se rapprochent, les déformations peuvent devenir plus «violentes». Elles servent à indiquer au pilote s'il faut monter, incliner l'aéronef (vers l'avant, vers la droite...), etc. - La sous fonction attitude 221 autorise le calcul des attitudes limites ainsi que le calcul des corrections sur les manches ; cette sous fonction est associée aux figures 7c et 7d ; - La sous fonction charge externe 222 autorise la surveillance des angles et des tensions limites du câble ainsi que le calcul des corrections sur les manches ; cette sous fonction est associée aux représentations graphiques montrées figures 7a et 7b. Dans le cas où une charge externe est présente, les déformations du siège servent aussi à indiquer les corrections d'assiette pour anticiper et maintenir les mouvements angulaires de la charge dans une zone «conique» de sécurité. La surveillance de la hauteur de la charge externe par rapport au sol ainsi que de la tension dans le câble permettent d'indiquer au pilote s'il faut monter et/ou incliner l'hélicoptère (vers l'avant, vers la droite...). - La fonction formation 23 qui une fois activée, permet d'autoriser l'utilisation de boitiers de commande 71 montés sur le manche du pilote 70. Les commandes peuvent être envoyées vers le siège de l'élève par le moniteur en mode manuel ; l'inverse est également possible et permet éventuellement une forme de dialogue à deux. - La fonction surveillance 24 qui une fois activée, permet d'autoriser le calcul automatique des alarmes pour indiquer au pilote la direction des menaces. La partie du siège correspondant à ces alarmes est commandée par exemple de la façon suivante : une poussée globale violente dans l'assise vers le haut indique au pilote que le sol n'est pas loin et qu'il faut monter en urgence, ou une poussée globale dans le dos quand on recule sur un obstacle proche par exemple indique au pilote que cet obstacle n'est pas loin et qu'il faut arrêter de reculer voire avancer. Une alarme générale peut être fournie par une vibration dans toute la ceinture de sécurité. - La sous fonction menaces hostiles 241 qui une fois activée, surveille la présence d'autres aéronefs autour de l'aéronef ; - La sous fonction menace terrain 242 qui une fois activée, surveille la proximité de terrains et/ou d'obstacles dangereux autour de l'aéronef ; Ces deux sous fonctions sont typiquement associées aux représentations graphiques montrées figures 7a et 7b. - La fonction santé 25 qui une fois activée, permet de mettre en oeuvre en temps réel l'amortissement du siège pour minimiser les vibrations sur le squelette du pilote et ainsi prendre en compte sa santé et sa fatigue. Il est connu que beaucoup de pilotes chevronnés ont en fin de carrière des problèmes de douleurs lombaires. Les deux sous fonctions amortissement faible 251 et amortissement fort 252 sont exclusives dans cet exemple mais pourraient être remplacées par un potentiomètre. Elles permettent d'adopter un réglage de gain adapté aux conditions courantes de la mission, en adaptant par exemple la vitesse des actionneurs pour piloter l'amortissement des vérins en fonction de l'accélération de l'aéronef. Les écrans 30 sont de type Multi Fonction Display (MFD) couleurs, munis localement de la commande marche/arrêt ainsi que des réglages de luminosité et de contraste. La technologie est standard (Tubes, LCD, rétro projection...). La dimension de l'écran n'est pas très critique compte tenu de la simplicité des images à présenter (6x6 pouces peuvent suffire). Ces écrans sont pilotés par le module graphique 53. Le boîtier de commande 71 est monté sur le manche du pilote 70 (ou les deux manches du pilote pour un hélicoptère) comme montré figure 5. Il permet au moniteur d'envoyer des signaux au siège opposé c'est-à-dire à l'élève. Dans cet exemple, des boutons poussoirs 711 (ou tout autre moyen équivalent) permettent d'envoyer des consignes de pilotage (incliner à droite, monter...) sans avoir besoin de dialoguer oralement. Le bouton alarme 712 permet d'envoyer une «alarme forte» pour attirer l'attention sur un danger imminent, ou pour réveiller l'attention de l'élève. On aborde à présent l'aspect fonctionnement du système selon l'invention, décrit en relation avec la figure 6. Les traitements qui incluent des traitements d'initialisation, s'effectuent en temps réel sur le calculateur 50 et dans l'ordre indiqué ci-dessous. A) Lire la configuration générale de l'aéronef : le module calcul 51 lit dans une table de constantes, les paramètres du constructeur de l'aéronef utilisés par les fonctions pilotage, surveillance, formation-entraînement, santé. Il s'agit par exemple des longueurs maximum de câble, des angles limites, 20 des accélérations maximales autorisées sur tous les axes, des limites sur les attitudes, etc. B) Initialiser la table des capteurs disponibles : le module calcul 51 lit dans une table de constantes, la liste des capteurs présents sur l'aéronef ainsi que 25 leurs caractéristiques pertinentes. Il s'agit de lire certaines caractéristiques de calibration comme : - Les valeurs limites des données envoyées par l'ensemble des capteurs 120, leur résolution... - Les caractéristiques dynamiques de ces données comme les 30 constantes de temps, la fréquence de rafraichissement, les corrections de linéarité, etc. C) Initialiser la table des fonctions potentiellement activables : le module calcul 51 construit une table de booléens qui autorisent l'utilisation des 35 fonctions pilotage, surveillance, formation-entraînement, santé par l'équipage. Cette table est construite à partir des résultats fournis dans les étapes A) et B). D) Lire le panneau de commande général 20 : le module calcul 51 lit l'état 5 courant de tous les boutons (ou autres moyens équivalents) décrits sur la figure 4 en respectant le protocole de communication utilisé sur les bus. E) Selon les options choisies par l'équipage sur le panneau de commande général 20, le module calcul 51 effectue les actions suivantes : 10 - Calculer les valeurs des paramètres à initialiser pour le module graphique 53 et le module actionneurs 52 ; - Contrôler l'état des bus de communication avec ces modules ; - Envoyer aux modules les valeurs initiales ; - Lire les compte rendus d'erreurs éventuelles. 15 F) Déterminer les fonctions à activer : le module calcul 51 lit les résultats fournis dans l'étape D) compare avec les résultats fournis dans l'étape C) et construit une table des fonctions et sous fonctions activées. 20 G) Lire les boitiers de commande sur les manches pilote et copilote : le module calcul 51 lit l'état courant des boutons décrits sur la figure 5 uniquement si la fonction formation-entraînement est activée dans l'étape F). H) Lire les capteurs associés aux fonctions activées : le module calcul 51 lit 25 les valeurs fournies par les capteurs en respectant la logique décrite ci- dessus dans la partie de la description consacrée aux capteurs. La validité de ces valeurs est vérifiée en fonction des résultats fournis dans l'étape B). 30 I) Exécuter les traitements associés aux fonctions activées : le module calcul 51 effectue les actions suivantes : - Lire les résultats fournies dans les étapes F), G) et H) ; - Appeler les traitements A à D selon nécessité ; - Envoyer les logiques d'activation et les valeurs des paramètres 35 calculés pour le module graphique 53 et le module actionneurs 52. 11) Traitement de la fonction santé : - Lire les accélérations verticales, horizontales et latérales fournies par les capteurs ; - Choisir les lois de filtrage en fonction des résultats fournis dans les étapes B) et E) ; - Calculer les paramètres d'amortissement à appliquer aux actionneurs du dispositif amortisseur 85 (amplitude, fréquences, formes d'ondes, retard/avance de phase). 12) Traitement de la fonction « pilotage » : - Lire les informations utiles fournies par les capteurs ; - Choisir les types d'actions demandées au pilote (changer d'assiette, de roulis, monter, descendre) ainsi que leur degré d'urgence (calmement, urgent...) ; ces actions peuvent être combinées. - Calculer les logiques d'activation des actionneurs 81 sur les sièges et les harnais de sécurité ainsi que la valeur des paramètres physiques associés ; - Calculer les logiques d'activation des images ainsi que les 20 paramètres graphiques associés. 13) Traitement de la fonction « surveillance » : - Lire les informations utiles fournies dans les étapes G et H) ; - Choisir en fonction des menaces trouvées, la zone géographique 25 du siège à actionner (en haut du dos, en bas du dos, latéral gauche, sous les fesses...) ainsi que le niveau d'urgence (warning, caution) ; la zone et le niveau d'urgence peuvent être combinés ; - Calculer les logiques d'activation des actionneurs 81 sur les sièges et les harnais de sécurité ainsi que la valeur des paramètres 30 physiques associés ; - Calculer les logiques d'activation des images ainsi que les paramètres graphiques associés. 14) Traitement de la fonction « formation-entrainement » : 35 - Lire les informations utiles fournies dans l'étape G) ; - Choisir en fonction des actions demandées manuellement, la zone géographique du siège à actionner de la même façon que pour la fonction pilotage (voir le traitement 12 ci-dessus) ; - Calculer les logiques d'activation des actionneurs 81 sur les 5 sièges et les harnais de sécurité ainsi que la valeur des paramètres physiques associés ; - Calculer les logiques d'activation des images ainsi que les paramètres graphiques associés. 10 J) Exécuter le calcul des images synthétiques sur le module graphique 53 qui effectue les actions suivantes : - Lire sur son bus les paramètres envoyés en temps réel par le module calcul 51 ; - Tracer localement en RAM, les images comme par exemple celles 15 décrites sur la figure 6 ; - Envoyer au module calcul 51 un compte rendu décrivant les erreurs éventuelles. K) Mettre à jour l'affichage des images sur les écrans pilote et copilote : le 20 module graphique 53 effectue les actions suivantes : - Envoyer les images construites localement sur le/les bus vidéo reliés aux écrans ; - Envoyer au module calcul 51 un compte rendu décrivant les erreurs éventuelles. 25 L) Exécuter le calcul des modes et commandes sur le module actionneurs 52 qui effectue les actions suivantes : - Lire sur son bus les paramètres envoyés en temps réel par le module calcul 51 ; 30 - Calculer localement pour chaque voie les lois de déplacement applicables en fonction de l'état courant ; - Envoyer au module calcul 51 un compte rendu décrivant les erreurs éventuelles. M) Envoyer les ordres aux actionneurs situés sur les sièges pilote et copilote : le module actionneurs 52 effectue les actions suivantes : - Envoyer des ordres électriques sur chaque vérin ; - Envoyer au module calcul 51 un compte rendu décrivant les erreurs éventuelles. On décrit dans le passage suivant, des exemples d'images affichées sur l'écran 30 du pilote et éventuellement sur celui du copilote 30'. En effet, des informations visuelles sont avantageusement fournies sur écran pour sécuriser et consolider les informations haptiques du siège. Les images représentées sur les figures 7 sont mises à jour en temps réel par le module graphique 53. La zone supérieure de l'écran est par exemple dédiée essentiellement à la fonction surveillance, la zone inférieure de l'écran étant plutôt dédiée aux fonctions pilotage et formation. Les deux zones servent globalement à la fonction entraînement. On considère la zone supérieure. Pour la surveillance de l'environnement extérieur, deux types de vues sont mis à disposition du pilote et/ou du copilote : - La vue longitudinale (fig 7a), - La vue latérale (fig 7b). La vue longitudinale présente les informations utiles pour la surveillance de l'environnement extérieur à l'hélicoptère dans le plan vertical. Le cercle 31 représente (au moyen de 8 secteurs angulaires de 45 degrés) l'état des menaces proches de l'aéronef (autres aéronefs et/ou obstacles détectés au-dessus, en dessous, devant, derrière). Ces menaces sont détectées par le(s) capteur(s) d'intrus 126. Selon l'existence, la direction et la gravité de la menace, chaque secteur peut être non coloré, ou coloré en ambre ou en rouge. Le symbole 32 représente l'angle courant de la charge externe dans le sens longitudinal. Cet angle est calculé à partir des informations fournies par le(s) capteur(s) d'angle de câble 128, et par le(s) capteur(s) de tension de câble 129. Cet angle doit toujours être compris entre deux valeurs limites liées aux performances de l'hélicoptère considéré ainsi qu'aux conditions météorologiques et aux valeurs limites autorisées de la tension du câble. Ces deux valeurs limites longitudinales sont représentées en rouge par le symbole 33. La vue latérale (fig 7b) représente les informations utiles pour la surveillance de l'environnement extérieur à l'aéronef dans le plan latéral. L'aéronef est vu de derrière. Le cercle 34 représente (au moyen de 8 secteurs angulaires de 45 degrés) l'état des menaces proches de l'aéronef (autres aéronefs et/ou obstacles détectés au-dessus, en dessous, à gauche, à droite). Ces menaces sont détectées au moyen de(s) capteur(s) d'intrus 126. Selon l'existence, la direction et la gravité de la menace, chaque secteur peut être non coloré, ou coloré en ambre ou en rouge. Le symbole 35 représente l'angle courant de la charge externe dans le sens latéral. Cet angle est calculé à partir des informations fournies par le(s) capteur(s) d'angle de câble 128 et par le(s) capteur(s) de tension de câble 129. Cet angle doit toujours être compris entre deux valeurs limites représentées par l'angle 36, liées aux performances de l'hélicoptère considéré ainsi qu'aux conditions météorologiques et aux valeurs limites autorisées de la tension du câble. La représentation graphique ambre ou rouge des symboles 31 à 36 est typiquement associée à des alarmes du siège. On considère à présent la zone inférieure. Pour les fonctions pilotage et formation, deux types de vues sont mis à disposition du pilote et du copilote : - La vue copilote à gauche (fig 7c) ; - La vue pilote à droite (fig 7d). Ces vues représentent en perspective et de manière stylisée, les sièges 80 et les manches 70 de commande dans le cas d'un hélicoptère. Ces représentations sont fixes. Les flèches présentées sur la figure sont toujours visibles et positionnées fixes. Le contenu interne est vide. Elles sont associées aux manches. Ces flèches permettent d'indiquer au pilote ou au copilote dans quel sens il faut agir sur les commandes pour changer la trajectoire de l'aéronef. Les flèches 39 indiquent un mouvement en roulis, 37 un mouvement en assiette et 38 un mouvement vertical. Lorsqu'une action sur le manche est nécessaire, le sens est indiqué par une flèche qui devient clignotante et remplie de couleur verte. A titre d'exemple (non exhaustif), les cas suivants sont présentés : La flèche 39 indique au pilote qu'il faut déplacer le manche vers la droite, donc incliner l'aéronef vers la droite autour de l'axe de roulis ; La flèche 38 indique au pilote qu'il faut déplacer le manche vers le haut, donc faire monter verticalement l'aéronef le long de l'axe de lacet.10 REVENDICATIONS1. Système d'assistance au pilote d'un aéronef, qui comprend à bord de l'aéronef : - un calculateur (50), - un ensemble (120) de capteurs aptes à fournir des données au calculateur et, - un siège (80) pour le pilote équipé d'actionneurs haptiques (81) commandés par le calculateur, caractérisé en ce que : - le calculateur comprend des moyens de commande de chaque actionneur (81) ou de groupes d'actionneurs indépendamment les uns des autres, en fonction des données fournies par les capteurs, - et en ce que le siège comportant un dos et une assise, les actionneurs du dos et de l'assise comportent des mini-vérins mono-axes répartis dans le dos et l'assise du siège, dont les axes de déplacement sont respectivement perpendiculaires au dos et à l'assise du siège. 2. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le siège est en outre pourvu d'un harnais de sécurité (82) également équipé d'actionneurs répartis. 3. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les actionneurs du harnais sont des vibreurs. 4. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le siège comportant des retours latéraux, des actionneurs à mini-vérins mono-axes sont également répartis dans ces retours. 5. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mini-vérins étant aptes à se déplacer selon une longueur de déplacement comprise dans une gamme prédéterminée, à une vitesse inférieure àune vitesse maximale prédéterminée et à une fréquence inférieure à une fréquence maximale prédéterminée, les moyens de commande des actionneurs ou des groupes d'actionneurs comportent des moyens de pilotage de la longueur et/ou de la vitesse et/ou de la fréquence de déplacement. 6. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (85) d'amortissement du siège. 7. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième siège (80') destiné à un copilote équipé d'actionneurs comme le siège du pilote. 8. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'aéronef comportant au moins un manche (70) de pilotage, ce manche est muni d'un boîtier de commande (71) relié au calculateur et qui comprend des moyens pour envoyer au calculateur des ordres de commandes des actionneurs de l'autre siège. 9. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs sont des capteurs de pilotage c'est-à-dire des capteurs d'attitude (121), de position (124), d'altitude (125), de hauteur (123) et d'accélération (122). 10. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs sont des capteurs de détection de menaces (126). 11. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aéronef étant équipé de moyens de traction d'une charge externe au moyen d'un câble, les capteurs comportent des capteurs de données d'angle ducâble par rapport à la verticale (128), de longueur du câble (127) et de tension du câble (129). 12. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte relié au calculateur, un panneau de commande général (20) comprenant des moyens de sélection d'une mission de pilotage et/ou de surveillance et/ou de formation, et en ce que les actionneurs sont commandés par le calculateur en fonction de la (ou des) mission(s) sélectionnée. 13. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte relié au calculateur (50), au moins un écran (30, 30') d'affichage d'informations graphiques de surveillance de l'environnement de l'aéronef (31-36) et/ou d'informations graphiques de pilotage et/ou de formation (70, 70', 37, 38, 38', 39, 39'). 14. Système d'assistance au pilote d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aéronef est un avion ou un hélicoptère.