Brevet FR3001061A1 — publié le 20140718

La présente invention concerne un système de pilotage d'un aéronef, à savoir un système qui permet de mettre en oeuvre différentes fonctions permettant d'aider le pilote à réaliser le pilotage de l'aéronef et à suivre le vol, comprenant notamment des moyens pour réaliser des calculs et des surveillances et pour émettre des alertes. Ce système de pilotage comporte une pluralité de calculateurs qui utilisent des données préenregistrées de type aéronautique et plus particulièrement des données de performance. Actuellement, les calculateurs utilisant des données de performance, hébergent également différentes fonctions de performance. Dans le cadre de la présente invention, on entend : - par données de performance, des tables de données représentant des paramètres de l'aéronef (aérodynamique, moteurs,...) qui sont utilisés pour un calcul de mécanique du vol, dit de performance ; - par calcul de performance, un calcul de mécanique du vol illustrant le comportement de l'aéronef et utilisant des données de performance ; et - par fonctions de performance, l'ensemble de calculs de performance et de lecture de données de performances, dont les résultats rendent un service direct au pilote et/ou à des systèmes de l'aéronef. Les informations générées par ces fonctions de performance, qui peuvent être transmises à des moyens (ou systèmes) utilisateurs, sont appelées « résultats de fonction de performance » ci-après et représentent les résultats de calculs de performance et/ou la restitution directe d'informations lues sur des données de performance. On sait que les aéronefs modernes possèdent de nombreuses fonctions embarquées utilisant leurs propres bases de données de performance, et leurs propres modules de calcul de performance. Ces données et calculs de performance sont présents dans différents systèmes, tels que des outils de préparation de vol, des calculateurs de commandes de vol, et des systèmes, par exemple de gestion de vol de type FMS (« Flight Management System » en anglais) ou d'alerte de type FWS (« Flight Warning System » en anglais). Dans l'architecture actuelle, chaque base de données et chaque outil de calcul de performance conviennent idéalement à la fonction de l'aéronef, pour laquelle elles ont été développées (complexité, format, qualité de développement ou DAL (pour « Design Assurance Level » conformément à la norme aéronautique DO-178B), précision). Par construction, les calculateurs hébergeant ces différentes fonctions sont indépendants et peuvent donc être développés et validés indépendamment les uns des autres. Cette architecture usuelle dispersée et multiple, concernant les fonctions de performance, entraîne des inconvénients, et notamment : - une redondance des données entraînant une redondance des travaux et des outils d'élaboration, de validation et de livraison de ces données. L'architecture actuelle présente, en effet, une redondance de bases de données et d'algorithmes de performance entraînant une charge de travail importante pour développer, valider et fournir aux formats désirés ces différents éléments ; - une redondance de calculs et de données à bord de l'aéronef pouvant entraîner une différence de résultat pour un même paramètre. Ainsi, lors de la préparation d'une mission, plusieurs systèmes de calcul peuvent être amenés à calculer les mêmes paramètres sous l'autorité de l'équipage. Or, les bases de données ainsi que les exigences en termes de précision et de temps de calcul étant différentes pour chacun de ces systèmes, l'élaboration de ces paramètres est donc différente. Cela a pour conséquence de fournir des résultats différents pour un même paramètre ; - une redondance de données et de calculs de performance entraînant une redondance de développement et de validation de calculateurs. Chaque calculateur a son propre cycle de développement et de validation. Cela induit une phase de validation redondante concernant les fonctions de performance ; et - des données et des calculs de performance déjà existants dans un calculateur mais non exploitables par un autre, entraînant un redéveloppement de cette même fonction dans cet autre calculateur. Lorsque que l'on veut mettre en place une nouvelle fonction dans un calculateur donné (afin d'utiliser des fonctions déjà présentes dans le calculateur ciblé), on peut être amené, faute de ressources disponibles restantes, à devoir l'installer dans un autre calculateur. Cette contrainte amène à dupliquer ou à redévelopper un ensemble de fonctions sous-jacentes, présentes sur un calculateur saturé. La présente invention concerne un système de pilotage pour un aéronef, comportant une pluralité de calculateurs utilisant les résultats de fonctions de performance, qui permet de remédier aux inconvénients précités dus à l'architecture usuelle, dispersée et multiple. A cet effet, selon l'invention, ledit système de pilotage est remarquable en ce qu'il comporte, en plus desdits calculateurs utilisant les résultats de fonctions de performance, un serveur de fonctions de performance unique embarqué : - qui est relié à l'ensemble desdits calculateurs du système de pilotage ; - qui héberge l'ensemble des fonctions de performance dudit système de pilotage ; - qui comprend : - au moins une base de données de performance qui stocke des tables de données de performance ; - des moyens de calcul de performance qui réalisent l'ensemble des calculs de performance ; et - une unité de gestion des opérations du serveur de fonctions de performance ; et - qui est susceptible de fournir des résultats de fonctions de performance à des calculateurs, dits calculateurs clients, et au moins à l'ensemble desdits calculateurs du système de pilotage. Ainsi, l'architecture conforme à la présente invention du système de pilotage, telle que précitée, permet de centraliser les données et calculs de performance (au niveau du serveur de fonctions de performance) et de les rendre disponibles notamment à chaque calculateur (dit calculateur client) qui est relié audit serveur de fonctions de performance. Cette architecture nouvelle, centralisée et simplifiée, présente, notamment, les avantages suivants : - en raison de l'hébergement dans un système unique (le serveur de fonctions de performance) de toutes les fonctions de performance, elle permet d'éviter la redondance de développement et de validation de ces fonctions ; - la mise à disposition des fonctions (notamment des calculs) de performance à tout calculateur client qui le souhaite ; - une cohérence entre les résultats de fonctions (notamment des calculs) de performance, obtenus pour des requêtes envoyées par différents calculateurs ; et - une capacité d'évolution. Pour satisfaire tout nouveau besoin de développement d'une fonction de l'aéronef, faisant appel à des calculs de performance, les fonctions déjà présentes dans le serveur de fonctions de performance pourront être ré-utilisées. De façon avantageuse : - au moins l'un desdits calculateurs clients comprend des moyens pour générer une requête, par laquelle il requière des résultats particuliers de fonctions de performance, et la communiquer audit serveur de fonctions de performance ; et - ledit serveur de fonctions de performance comprend des moyens pour traiter une requête reçue, pour générer des calculs de performance correspondants et au moins pour communiquer les résultats au calculateur client émetteur de la requête. En outre, de façon avantageuse, ledit système comporte des moyens permettant la réception par le serveur de fonctions de performance de valeurs courantes relatives à l'aéronef ou à l'environnement dans lequel il évolue (par exemple la météo). Par ailleurs, avantageusement, ledit serveur de fonctions de performance réalise des fonctions de performance (calculs de performance ou lecture de données de performance) : - soit en réponse à une requête ; - soit à sa propre initiation, en fonction de valeurs courantes reçues. En outre, de façon avantageuse, ledit serveur de fonctions de performance : - peut communiquer les résultats de fonctions de performance en flux constant de sorte qu'ils puissent être directement consultés par lesdits calculateurs clients ; et/ou - comporte des moyens pour enregistrer les résultats de fonctions de performance, qui peuvent être communiqués ultérieurement. Ainsi, ledit serveur de fonctions de performance est apte à émettre en réponse à une requête courante, les résultats des fonctions ou calculs de performance qu'il a réalisés en réponse à une requête antérieure, et qui ont été enregistrés, s'il considère qu'ils sont encore valables. En outre, avantageusement, ledit système de pilotage comprend un réseau de transmission de données, de type usuel, par l'intermédiaire duquel le serveur de fonctions de performance est relié au moins auxdits calculateurs du système de pilotage. Dans ce cas, de façon avantageuse, ledit système de pilotage comporte des moyens permettant de relier audit réseau de transmission de données (et ainsi audit serveur de fonctions de performance via ce réseau) au moins un calculateur externe audit système de pilotage, qui devient un calculateur client. Les calculateurs externes au système de pilotage peuvent être des calculateurs installés sur l'aéronef et faisant partie d'autres systèmes dudit aéronef. Il peut également s'agir d'un ordinateur portable ou tout autre moyen (extérieur à l'aéronef), notamment de type monde ouvert, qui est à disposition d'un opérateur et notamment d'un pilote de l'aéronef. La présente invention concerne en outre un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est muni d'un système de pilotage, tel que celui précité. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système de pilotage d'un aéronef, permettant d'illustrer l'invention. La figure 2 est le schéma synoptique d'un système de pilotage d'un aéronef, permettant d'illustrer un exemple de traitement d'une requête. Le système 1 illustrant l'invention et représenté schématiquement sur la figure 1 est un système de pilotage d'un aéronef (non représenté), en particulier d'un avion et notamment d'un avion de transport, à savoir un système qui est apte à mettre en oeuvre différentes fonctions permettant d'aider le pilote à réaliser le pilotage de l'aéronef et à suivre le vol. Ce système de pilotage 1 comporte notamment une pluralité de calculateurs usuels C1, C2,...CN, N étant un entier supérieur à 2, qui utilisent des données préenregistrées et plus particulièrement des données de performance. Selon l'invention, ledit système de pilotage 1 comporte, de plus, un serveur de fonctions de performance 2 unique, qui est embarqué sur l'aéronef et qui présente notamment les caractéristiques suivantes : - il est relié à l'ensemble desdits calculateurs Cl à CN du système de pilotage 1, de préférence par un système ou réseau 3 de transmission de données usuel de l'aéronef, en particulier de type AFDX ou de type Ethernet, comme illustré par les liaisons doubles LC1 à LCN et L2 sur la figure 1 ; - il héberge l'ensemble des fonctions de performance dudit système de pilotage 1 ; et - il est susceptible de fournir des résultats de fonctions de performance à des calculateurs, dits calculateurs clients, et au moins à l'ensemble desdits calculateurs Cl à CN du système de pilotage 1. Pour ce faire, ledit serveur de fonctions de performance 2 comprend : - au moins une base de données de performance 4 qui est une entité de type mémoire statique. Cette base de données de performance 4 stocke un grand nombre de tables de données de performance usuelles, c'est à dire des tables de données représentant des paramètres de l'aéronef (aérodynamique, moteurs,...) qui sont utilisés pour des calculs usuels de mécanique du vol, dit de performance ; - des moyens 5 de calcul de performance qui réalisent l'ensemble des calculs de performance, c'est-à-dire des calculs de mécanique du vol illustrant le comportement de l'aéronef et utilisant ladite base de données de performance 4 à laquelle lesdits moyens 5 sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 7. Les moyens 5 de calcul de performance contiennent l'ensemble des fonctions de calcul de performances, basses et grandes vitesses, susceptibles d'être utilisées sur l'aéronef en liaison avec le système de pilotage 1 ; et - une unité 6 de gestion du serveur de fonctions de performance 2, qui est liée à la liaison L2 et qui est reliée par l'intermédiaire d'une liaison 8 auxdits moyens 5. Ladite unité de gestion 6 comprend le logiciel du serveur de fonctions de performance 2. Elle se charge de recevoir des requêtes des différents calculateurs clients et de leur fournir les informations demandées qui ont été fournies à l'aide des moyens de calcul de performance 5 et de la ou des bases de données 4 dudit serveur de fonctions de performance 2. Ce serveur de fonctions de performance 2 contient donc toutes les données ainsi que tous les modules de calcul liés aux performances. De plus, comme indiqué ci-dessus, ledit serveur de fonctions de performance 2 met à disposition ses données et les résultats de fonctions de performance, notamment de calculs de performance, à tous les calculateurs (en particulier Cl à CN) auxquels il est relié. Ceci permet de supprimer les redondances de tables de données ainsi que de calculs de performance existant dans l'architecture usuelle, et d'assurer une cohérence de résultats entre les différents calculateurs Cl à CN utilisant ces données. En outre, ledit système de pilotage 1 comporte des moyens usuels permettant de relier audit réseau 3 de transmission de données au moins un calculateur 9 externe audit système de pilotage 1, comme illustré par une liaison L9. Ce calculateur 9 externe au système de pilotage 1 est ainsi relié audit serveur de fonctions de performance 2 et devient un calculateur client de ce dernier. Ce calculateur 9 peut être un calculateur installé sur l'aéronef et faisant partie d'autres systèmes dudit aéronef. Il peut également s'agir d'un ordinateur portable notamment de type monde ouvert, ou tout autre moyen qui est extérieur à l'aéronef (de type non avionique) et qui est à la disposition d'un opérateur et notamment d'un pilote de l'aéronef. Le système de pilotage 1 comporte ainsi des moyens, notamment le réseau 3, qui autorisent la connexion d'outils extérieurs (non embarqués) ou d'un calculateur embarqué qui peuvent avoir un mode de fonctionnement semblable à n'importe quel autre calculateur client. En outre : - les calculateurs clients Cl à CN et 9 comprennent des moyens M1 à MN et M9 pour générer une requête et la communiquer audit serveur de fonctions de performance 2 ; et - ledit serveur de fonctions de performance 2 comprend l'unité de gestion 6 pour traiter une requête reçue, les moyens 5 pour générer (avec l'aide de la base 4) des informations demandées par la requête, et l'unité de gestion 6 pour communiquer ces informations (ou résultats de fonctions de performance) au calculateur client émetteur de la requête. Ledit serveur de fonctions de performance 2 réalise des calculs de performance : - suite à une requête ; ou - de sa propre initiation, en fonction de valeurs courantes de paramètres de l'aéronef ou de l'environnement dans lequel il évolue (par exemple la météo), reçues par exemple par l'intermédiaire du réseau 3 qui les reçoit, quant à lui, via une liaison LO (figure 1). En outre, ledit serveur de fonctions de performance 2 peut communiquer les résultats de fonctions de performance en flux constant, c'est-à-dire sous forme d'un flux de résultats communiqué de façon répétitive via le réseau 3, de sorte qu'ils puissent être directement consultés par les calculateurs clients, à tout instant. Par ailleurs, ledit serveur de fonctions de performance 2 comporte également des moyens 10 usuels, à savoir une entité de mémoire dynamique, qui sont par exemple intégrés dans l'unité de gestion 6, pour stocker les résultats des calculs de performance, que les moyens 5 ont réalisés. Ainsi, le serveur de fonctions de performance 2 peut également mettre à la disposition des calculateurs clients, sous forme de flux ou suite à une requête, des résultats de calculs de performance, préalablement stockés dans les moyens 10, sans avoir à refaire ces calculs, et ceci tant qu'il considère que ces résultats présentent un degré de validité suffisante notamment en fonction du temps écoulé depuis la réalisation des calculs et du type de paramètre considéré. Le serveur de fonctions de performance 2, et notamment l'unité de gestion 6, peut également calculer de manière automatique certains paramètres et notamment les rendre disponibles sous forme de flux. Ainsi, le serveur de fonctions de performance 2 peut, en particulier, réaliser les opérations suivantes : A) mettre à la disposition de chacun des calculateurs clients Cl à CN et 9 des résultats de calculs de performance réalisés à partir de requêtes (envoi d'une requête d'une fonction de performance associée à un jeu d'entrées). Le serveur de fonctions de performance 2 peut utiliser, dans ce cas, des entrées courantes de l'aéronef pour réaliser le calcul ; B) mettre à la disposition de chacun des calculateurs clients Cl à CN et 9 des résultats obtenus précédemment, à partir de calculs de performance réalisés à partir d'une précédente requête (c'est-à-dire sans faire de nouveau des calculs) ; et C) mettre à la disposition de chacun des calculateurs clients Cl à CN et 9 des résultats de calculs de performance en flux constant. Ces résultats peuvent être consultés à tout moment. Ces résultats peuvent être, soit calculés à l'initiative du serveur de fonctions de performance 2, soit le résultat de requêtes précédentes émises par l'un quelconque des calculateurs clients. On illustre ci-après, en référence à la figure 2, le fonctionnement du serveur de fonctions de performance 2 lors de la mise en oeuvre d'une requête particulière émise par un calculateur client CN. Cette requête peut par exemple porter sur le calcul des vitesses de décollage de l'aéronef. Dans cet exemple : - le calculateur CN élabore (notamment à l'aide de ses moyens MN) les requêtes nécessaires à la récupération des paramètres désirés. Le module local de communication envoie ces requêtes à l'attention du serveur de fonctions de performance 2 via le réseau 3 (et les liaisons LCN et L2 associées), comme illustré par une flèche Fl ; - l'unité de gestion 6 du serveur de fonctions de performance 2 reçoit ces requêtes et demande aux moyens de calcul 5 (comme illustré par une flèche F2) de réaliser les calculs de performance appropriés ; - les moyens de calcul 5 mettent en oeuvre ces calculs à l'aide des tables de données stockées dans la base de données 4, comme illustré par une flèches F3, et ils transmettent les résultats à l'unité de gestion 6 (flèche F4) ; et - le serveur de fonctions de performance 2 envoie ces résultats au calculateur client CN (flèche F5) comme réponse à la requête, et stocke également ces résultats dans la mémoire 10 (flèche F6) pour une éventuelle mise à disposition ultérieure à d'autres calculateurs. Le système de pilotage 1 présente ainsi notamment les avantages suivants : - en raison de l'hébergement dans un système unique (le serveur de fonctions de performance 2) de toutes les fonctions de performance, il permet d'éviter la redondance de développement et de validation de ces fonctions. De plus, il permet de les rendre disponibles à tous les calculateurs clients Cl à CN et 9 ; - la mise à disposition des calculs de performance à tout système client qui le souhaite, sur requête ou par consultation directe, permet à chaque calculateur client d'utiliser les fonctions de performance existantes, ou consulter un flux de résultats généré en temps réel. De plus, un calculateur externe (non avionique), par exemple le calculateur 9, peut être connecté au serveur de fonctions de performance 2, comme calculateur client, afin d'utiliser ses ressources ; - une cohérence entre les résultats de calculs de performance obtenus pour des requêtes envoyées par différents calculateurs ; et - une capacité d'évolution. Tout nouveau besoin de développement d'une fonction de l'aéronef, faisant appel à des calculs de performance, peut utiliser les fonctions déjà présentes dans le serveur de fonctions de performance 2. 20 25 REVENDICATIONS1. Système de pilotage pour un aéronef, comportant une pluralité de calculateurs (C1 à CN) utilisant des résultats de fonctions de performance, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, un serveur de fonctions de performance (2) unique embarqué : - qui est relié à l'ensemble desdits calculateurs (C1 à CN) du système de pilotage (1) ; - qui héberge l'ensemble des fonctions de performance dudit système de pilotage (1) ; - qui comprend : - au moins une base de données de performance (4) qui stocke des tables de données de performance ; - des moyens de calcul de performance (5) qui réalisent l'ensemble des calculs de performance ; et - une unité (6) de gestion des opérations du serveur de fonctions de performance (2) ; et - qui est susceptible de fournir des résultats de fonctions de performance à des calculateurs, dits calculateurs clients, et au moins à l'ensemble desdits calculateurs (C1 à CN) du système de pilotage (1). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - au moins l'un desdits calculateurs clients (C1 à CN, 9) comprend des moyens (M1 à MN, M9) pour générer une requête, par laquelle il requière des résultats particuliers de fonctions de performance, et la communiquer audit serveur de fonctions de performance (2) ; et - ledit serveur de fonctions de performance (2) comprend des moyens pour traiter une requête reçue, pour générer des fonctions de performance correspondantes et au moins pour communiquer les résultats au calculateur client émetteur de la requête. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant la réception par le serveur de fonctions de performance (2) de valeurs courantes relatives à l'aéronef. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit serveur de fonctions de performance (2) réalise des fonctions de performance à sa propre initiation, en fonction de valeurs courantes reçues. 5. Système selon l'une quelconque l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit serveur de fonctions de performance (2) communique les résultats de fonctions de performance en flux constant de sorte qu'ils puissent être directement consultés par lesdits calculateurs clients. 6. Système selon l'une quelconque l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit serveur de fonctions de performance (2) comporte des moyens (10) pour enregistrer les résultats de fonctions de performance, qu'il a réalisées. 7. Système selon l'une quelconque l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit serveur de fonctions de performance (2) est apte à émettre, en réponse à une requête courante, les résultats de fonctions de performance qu'il a réalisées en réponse à une requête antérieure, qui ont été enregistrés. 8. Système selon l'une quelconque l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau (3) de transmission de données par l'intermédiaire duquel le serveur de fonctions de performance (2) est relié au moins auxdits calculateurs (C1 à CN) du système de pilotage (1). 9. Système selon la revendication 8,caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de relier audit réseau (3) de transmission de données au moins un calculateur (9) externe audit système de pilotage (1), qui devient un calculateur client. 10. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 9.