Brevet FR3014187A1 — publié le 20150605

La présente invention concerne un procédé et un système d'affichage d'une indication de capacité de virage d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport, lors d'un vol à proximité du sol le long d'une trajectoire de vol. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « vol à proximité du sol » un vol pour lequel la hauteur du terrain (ou relief) survolé doit être prise en compte, en particulier pour éviter une collision avec une partie dudit terrain. Il peut s'agir notamment d'une phase d'approche en vue d'un atterrissage sur une piste d'un aéroport. Toutefois, l'invention s'applique, plus particulièrement, à un vol à basse hauteur le long d'une trajectoire à basse hauteur. De façon usuelle, une phase de vol à basse hauteur (ou basse altitude), appelée phase LLF (pour « Low Level Flight » en anglais), permet à un aéronef de voler à basse hauteur, notamment pour suivre au plus près le terrain survolé, en particulier pour éviter de se faire repérer, tout en supprimant tout risque de collision avec une partie dudit terrain. Une telle phase LLF est généralement située à une hauteur de terrain prédéterminée, par exemple à 500 pieds (environ 150 mètres). On connaît par ailleurs une fonction de vol à basse hauteur, appelée fonction (ou mode) LLF, de type managé (c'est-à-dire dont certaines données utilisées, telles que la trajectoire à suivre, sont définies par des systèmes automatiques et notamment par un système de gestion de vol de type FMS (« Flight Management System » en anglais)). Cette fonction qui est embarquée sur un aéronef permet à l'équipage de faire voler l'aéronef en guidage automatique à basse hauteur jusqu'à 500 pieds du sol, en conditions de vol aux instruments. Un dispositif de pilotage automatique guide l'aéronef le long d'une trajectoire tridimensionnelle (3D), construite par le système de gestion de vol de type FMS, en tenant compte du plan de vol latéral, du terrain survolé, des performances de l'aéronef et de paramètres entrés dans le système FMS par l'équipage. Une fois la phase LLF définie par l'équipage et construite par le système FMS, les pilotes ont la possibilité d'appliquer des révisions latérales sur la trajectoire tridimensionnelle, avant ou pendant le vol, dans le but d'éviter des menaces ou une zone de mauvaises conditions météorologiques, ou bien pour gérer le temps d'arrivée sur un objectif. Le timing est un paramètre-clé pour la bonne conduite d'une telle révision : l'équipage doit en effet choisir la meilleure option de révision pour atteindre son objectif, et la réaliser aussi vite que possible. Le temps de calcul et de transmission aux systèmes gérant le guidage d'une trajectoire tridimensionnelle LLF est sensiblement plus long que dans le cas d'une trajectoire usuelle en 2D, et peut durer plusieurs dizaines de secondes. Lorsque l'aéronef vole selon une trajectoire LLF et que l'équipage la modifie, un certain temps est donc nécessaire avant que les systèmes ne prennent en compte cette modification ; et durant cette période, l'aéronef doit toujours être guidé sur une trajectoire. Pour cette raison, il existe une portion commune à l'ancienne trajectoire et à la nouvelle trajectoire. La limite de cette portion commune peut être matérialisée par un point, dit point d'anticipation, affiché à une position correspondant à une durée prédéterminée de vol (par exemple 30 secondes) devant l'aéronef sur la trajectoire de vol, et qui progresse au fur et à mesure de l'avancée de l'avion. La trajectoire comprise entre l'aéronef et le point d'anticipation sera toujours volée par l'aéronef. Le positionnement du point d'anticipation dépend du type de guidage couramment utilisé : en particulier pour les trajectoires « civiles », dont le calcul est quasi-instantané, il est confondu avec la position courante de l'aéronef puisqu'aucune portion commune à l'ancienne trajectoire et à la nouvelle trajectoire n'est requise. Actuellement, il n'existe pas de moyen permettant d'aider l'équipage pour qu'il choisisse le moment optimal en termes de timing et de relief environnant pour réaliser une révision latérale de la trajectoire de vol. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un procédé d'affichage d'une indication de capacité de virage d'un aéronef lors d'un vol à proximité du sol le long d'une trajectoire de vol, en particulier lors d'un vol à basse hauteur le long d'une trajectoire à basse hauteur. Selon l'invention, ledit procédé du type comportant des étapes consistant, de façon automatique et répétitive : - à définir la position d'un point, dit point d'anticipation, sur la trajectoire de vol à l'avant de la position courante de l'aéronef, à partir duquel l'aéronef est en mesure de s'écarter de la trajectoire de vol à partir de sa position courante, et qui, comme déjà mentionné, peut être confondu avec la position de l'aéronef ; et - à afficher sur un dispositif d'affichage du poste de pilotage de l'aéronef, un tracé représentant ladite trajectoire de vol dans le plan latéral, et sur ce tracé, un premier symbole illustrant la position courante dudit aéronef et un second symbole illustrant la position dudit point d'anticipation, éventuellement confondu avec le premier symbole, est remarquable en ce qu'il comporte des étapes supplémentaires consistant, de façon automatique et répétitive : a) à déterminer un rayon de virage de l'aéronef ; et b) à afficher : - sur ledit tracé de la trajectoire de vol au niveau dudit second symbole de part et d'autre dudit tracé, à chaque fois un arc de cercle, chacun de ces deux arcs de cercle présentant comme rayon ledit rayon de virage, et partant dudit second symbole, l'un d'un côté et l'autre de l'autre côté dudit tracé ; et - le relief du terrain sous et de part et d'autre de ladite trajectoire de vol. Ainsi, grâce à l'affichage desdits arcs de cercle (représentant des indicateurs de capacité de virage), l'équipage sait exactement quelle serait la trajectoire parcourue à court terme par l'aéronef s'il décidait de déclencher un virage, vers la droite ou vers la gauche, à partir de sa position courante, pour réaliser une sortie latérale de la trajectoire de vol. Par conséquent, en comparant ces arcs de cercle avec le relief également représenté, l'équipage peut visualiser à tout moment s'il est possible de déclencher un virage (vers la droite ou vers la gauche) au niveau du point d'anticipation (à partir duquel l'aéronef est en mesure de s'écarter de la trajectoire de vol à partir de sa position courante) au vu du relief environnant. Avantageusement, au moins l'un des arcs de cercle est un demi- cercle. Ainsi, l'équipage peut même savoir s'il peut engager un demi-tour à partir du point d'anticipation, en comparant ce ou ces demi-cercles au relief du terrain affiché. Dans un premier mode de réalisation simplifié, l'étape a) consiste à utiliser comme rayon de virage une valeur minimale constante prédéterminée, qui est utilisée à chaque fois à l'étape b). En outre, dans un second mode de réalisation préféré, l'étape a) consiste, de façon automatique et répétitive : - à déterminer au moins un paramètre courant de l'aéronef ; et - à calculer, à l'aide de ce paramètre courant, le rayon de virage minimum pour lequel le virage résultant est volable par l'aéronef. Dans ce second mode de réalisation préféré, avantageusement, le rayon de virage R est calculé à l'aide de l'expression suivante : R=Vair2 /(g * tan((p max)) dans laquelle : - Vair est une vitesse air courante de l'aéronef ; - g est l'accélération de la pesanteur ; - tan est la tangente ; et - (p max est un angle d'inclinaison maximale de l'aéronef. La présente invention concerne également un système d'affichage d'une indication de capacité de virage d'un aéronef lors d'un vol à proximité du sol le long d'une trajectoire de vol, en particulier lors d'un vol à basse hauteur le long d'une trajectoire à basse hauteur, notamment dans un mode LLF 3D managé. Selon l'invention, ledit système d'affichage du type comportant : - une première unité de traitement configurée pour déterminer la position d'un point, dit point d'anticipation, sur la trajectoire de vol à l'avant de la position courante de l'aéronef, à partir duquel l'aéronef est en mesure de s'écarter de la trajectoire de vol à partir de sa position courante ; et - un dispositif d'affichage du poste de pilotage de l'aéronef, configuré pour afficher un tracé représentant ladite trajectoire de vol dans le plan latéral et, sur ce tracé, un premier symbole illustrant la position courante dudit aéronef et un second symbole illustrant la position dudit point d'anticipation, est remarquable en ce qu'il comporte, de plus, une seconde unité de traitement configurée pour définir un rayon de virage de l'aéronef, et en ce que le dispositif d'affichage est configuré pour afficher : - sur ledit tracé de la trajectoire de vol au niveau dudit second symbole de part et d'autre dudit tracé, à chaque fois un arc de cercle, chacun de ces deux arcs de cercle présentant comme rayon ledit rayon de virage et partant dudit second symbole, l'un d'un côté et l'autre de l'autre côté dudit tracé ; et - le relief du terrain sous et de part et d'autre de ladite trajectoire de vol à basse hauteur. Dans un second mode de réalisation préféré, la seconde unité de traitement comprend : - une unité de génération de données configurée pour déterminer au moins un paramètre courant de l'aéronef ; et - une unité de calcul configurée pour calculer, à l'aide de ce paramètre courant de l'aéronef, le rayon de virage minimum pour lequel le virage résultant est volable par l'aéronef, qui est utilisé par le dispositif d'affichage. La présente invention concerne en outre un aéronef, en particulier un avion de transport notamment militaire, qui comporte un système d'affichage tel que celui spécifié ci-dessus. 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 d'affichage qui illustre un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente schématiquement un exemple de trajectoire de vol à laquelle peut s'appliquer la présente invention. Les figures 3 et 4 montrent des exemples d'affichage, pour deux situations différentes. Le système d'affichage 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est destiné à afficher automatiquement une indication de capacité de virage d'un aéronef AC, en particulier d'un avion de transport, lors d'un vol à proximité du sol le long d'une trajectoire de vol TV (passant par des points de route usuels P1 à P4 (figure 2)), et notamment lors d'un vol à basse hauteur le long d'une trajectoire à basse hauteur. Pour ce faire, ce système d'affichage 1 qui est embarqué sur l'aéronef AC, comporte : - une unité de traitement 2 qui est configurée pour déterminer la position d'un point, dit point d'anticipation PR, sur la trajectoire de vol TV, confondu avec la position courante Pc de l'aéronef AC ou situé à l'avant de la position courante Pc de l'aéronef AC (figure 2). A partir de ce point d'anticipation PR, l'aéronef AC peut s'écarter de la trajectoire de vol TV en commandant cet écartement à sa position courante Pc. De préférence, la position du point d'anticipation PR correspond à une durée prédéterminée de vol de l'aéronef AC (par exemple 30 secondes) devant sa position courante Pc sur la trajectoire de vol TV ; et - un dispositif d'affichage 3 qui est configuré pour afficher, sur un écran de visualisation 4 du poste de pilotage de l'aéronef, un tracé TR représentant ladite trajectoire de vol TV dans le plan latéral, sur lequel on a indiqué des points de route PA, PB, PC et PD, et, sur ce tracé TR, un symbole S1 illustrant la position courante Pc dudit aéronef AC et un symbole S2 illustrant la position dudit point d'anticipation PR, comme représenté sur les figures 3 et 4. Le dispositif d'affichage 3 affiche également le relief (illustré par des parties de relief R1, R2 et R3) sous et de part et d'autre de ladite trajectoire de vol TV. Bien entendu, le dispositif d'affichage 3 affiche, de préférence, uniquement le relief ayant un intérêt pour le vol. De façon usuelle, il peut s'agir, par exemple : - de tout le relief qui est situé au moins à une distance prédéterminée, par exemple 500 pieds (environ 150 mètres), sous la trajectoire de vol TV ; ou - de tout le relief qui est situé au moins au-dessus d'une altitude donnée. Selon l'invention, le système d'affichage 1 comporte, de plus, une unité de traitement 5 qui est configurée pour définir un rayon de virage de l'aéronef AC. De plus, selon l'invention le dispositif d'affichage 3 est configuré pour afficher sur ledit tracé TR de la trajectoire de vol TV au niveau du symbole S2 de part et d'autre dudit tracé TR, à chaque fois un arc de cercle C1, C2, comme représenté sur les figures 3 et 4. Chacun de ces deux arcs de cercle Cl et C2 présente, comme rayon, ledit rayon de virage (reçu de l'unité de traitement 5). De plus, chacun de ces deux arcs de cercle C1, C2 part du symbole S2, l'un d'un côté et l'autre de l'autre côté dudit tracé TR. Ainsi, grâce à l'affichage des arcs de cercle Cl et C2 (qui représentent des indicateurs de capacité de virage), l'équipage sait exactement quelle serait la trajectoire parcourue à court terme par l'aéronef AC s'il décidait de déclencher un virage, vers la gauche (selon Cl dans le sens du vol indiqué par la flèche E1) ou vers la droite (selon C2 dans le sens du vol indiqué par la flèche E2), à partir de la position courante de l'aéronef AC illustrée par le symbole Si, par exemple dans le but d'éviter des menaces ou une zone de mauvaises conditions météorologiques, ou bien pour gérer le temps d'arrivée sur un objectif. Comme illustré par un nuage 12 entre les points de vol PC et PD sur les figures 3 et 4, le dispositif d'affichage 3 peut également afficher, de façon usuelle, de telles indications météorologiques. En comparant ces arcs de cercle Cl et C2 avec le relief (parties de relief R1 à R3) également représenté, l'équipage peut visualiser à tout moment s'il est possible de déclencher au vu du relief environnant (R1 à R3) un virage à l'instant courant qui débutera au niveau du point d'anticipation PR. Dans un mode de réalisation préféré, les arcs de cercle Cl et C2 sont des demi-cercles. Ainsi, l'équipage peut même savoir s'il peut engager un demi-tour en comparant ce ou ces demi-cercles Cl et C2 avec le relief (parties de relief R1 à R3) affiché. Le système d'affichage 1 comprend de plus : - un ensemble 6 de sources d'informations, susceptibles de fournir de façon usuelle des informations audit système d'affichage 1, notamment des informations concernant la trajectoire de vol TV, la position courante de l'aéronef AC, le relief (parties du relief R1 à R3) et les conditions météorologiques (nuage 12) ; - une interface homme/machine 7 permettant à un opérateur d'entrer des données ; et - une unité centrale 8, par exemple un calculateur de gestion de vol de type FMC (« Flight Management Computer » en anglais), qui est reliée par l'intermédiaire de liaisons 9, 10 et 11 respectivement à l'ensemble 6, à l'interface 7 et au dispositif d'affichage 3, par exemple un système de contrôle et d'affichage usuel, comprenant un écran 4 de navigation de type ND (« Navigation Display » en anglais). Dans un mode de réalisation préféré, les unités 2 et 5 font partie de l'unité centrale 8. Dans un premier mode de réalisation simplifié, l'unité de traitement 5 correspond à une mémoire 5A (représentée en tirets sur la figure 1) qui stocke le rayon de virage, à savoir une valeur (de rayon de virage) minimale constante prédéterminée de l'aéronef AC. Cette valeur constante peut également être saisie par un membre de l'équipage à l'aide de l'interface 7 pour être stockée ou pour être utilisée directement. Dans ce mode de réalisation simplifié, le système d'affichage 1 affiche ainsi des arcs de cercle Cl et C2 présentant toujours le même rayon (correspondant à ladite valeur constante). En outre, dans un second mode de réalisation préféré, l'unité de traitement 5B comprend : - une unité de génération de données faisant partie de l'ensemble 6, qui est configurée pour déterminer la valeur courante d'au moins un paramètre de l'aéronef AC ; et - une unité de calcul 5B configurée pour calculer, à l'aide de la valeur courante de ce paramètre, le rayon de virage minimum pour lequel le virage résultant est volable par l'aéronef, c'est-à-dire le rayon de virage minimum correspondant à un virage courant maximal possible de l'aéronef. Dans ce second mode de réalisation préféré, l'unité de calcul 5B calcule de préférence le rayon de virage R, à l'aide de l'expression suivante : R=Vair2 /(g * tan((p max)) dans laquelle : - Vair est la vitesse air courante de l'aéronef AC, reçue de l'unité de génération de données (ensemble 6), de préférence un calculateur de données air et inertielles de type ADIC (« Air Data Inertial Computer » en anglais) ; - g est l'accélération de la pesanteur ; - tan est la tangente ; et - (p max est l'angle d'inclinaison maximale de l'aéronef AC, qui dépend de caractéristiques et capacités de l'aéronef AC et est connu. Pour gérer l'heure d'arrivée sur un objectif ou pour éviter des menaces ou une zone de mauvaises conditions météorologiques, telle que la zone illustrée par un nuage 12 sur les figures 3 et 4, qui est située sur la trajectoire de vol TV, l'équipage peut vouloir arrêter de suivre la trajectoire de vol TV et s'écarter latéralement de cette dernière. Dans l'exemple de la figure 3 (situation SA de l'aéronef AC et du point d'anticipation PR), les arcs de cercle Cl et C2 de droite et de gauche arrivent, chacun, en contact d'un élément de l'environnement (parties de relief R1 et R3). Ces indicateurs de capacité de virage (arcs de cercle C1 et C2) indiquent donc qu'un arrêt du suivi de la trajectoire de vol TV par une sortie latérale, n'est possible ni par la gauche ni par la droite, en raison de la présence des parties de relief R1 et R3. En outre, dans l'exemple de la figure 4 (situation SB de l'aéronef AC et du point d'anticipation PR, qui se trouve en aval de la position de la figure 3 dans le sens de vol E de l'aéronef AC, le long de la trajectoire de vol TV), l'arc de cercle de droite C2 arrive toujours en contact d'un élément de l'environnement (partie de relief R3). En revanche, l'indicateur de capacité de virage (représenté par l'arc de cercle C1 de gauche) montre qu'une sortie latérale de la trajectoire de vol TV, est possible par la gauche, comme indiqué par une flèche F, par exemple le long d'une vallée, entre les deux parties de relief R1 et R2. Le système d'affichage 1 permet donc de calculer et d'afficher deux arcs de cercle C1 et C2, en particulier deux demi-cercles, au niveau du point d'anticipation PR, dont chacun représente la capacité de l'aéronef AC à prendre un virage dans l'un ou l'autre côté, et dont la géométrie peut dépendre de paramètres de vol courants (vitesse air,...) ou non (virage à rayon constant). Ainsi, l'équipage peut visualiser à tout moment s'il est possible de déclencher un virage au niveau du point d'anticipation PR au vu du relief (R1 à R3) environnant, et il sait quelle serait la trajectoire parcourue (C1, C2) à court terme s'il décidait de déclencher ce virage. Par ailleurs, comme indiqué en partie ci-dessus, dans un mode de réalisation préféré du système d'affichage 1 : - l'unité de traitement 2 fait partie d'un calculateur de gestion de vol de l'aéronef AC, de type FMC (« Flight Management Computer » en anglais) ; - l'unité de génération de données fait partie d'un calculateur de données air et inertielles de l'aéronef AC, de type ADIC (« Air Data and Inertial Computer » en anglais) ; et - le dispositif d'affichage 3 est un système de contrôle et d'affichage, de type CDS (« Control and Display System » en anglais), qui gère un écran 4 d'affichage de données de navigation de l'aéronef AC, de type ND (« Navigation display » en anglais). REVENDICATIONS1. Procédé d'affichage d'une indication de capacité de virage d'un aéronef lors d'un vol à proximité du sol le long d'une trajectoire de vol, en particulier lors d'un vol à basse hauteur le long d'une trajectoire à basse hauteur, ledit procédé comportant des étapes consistant, de façon automatique et répétitive : - à définir la position d'un point, dit point d'anticipation (PR), sur la trajectoire de vol (TV) à l'avant de la position courante (Pc) de l'aéronef (AC), à partir duquel l'aéronef (AC) est en mesure de s'écarter de la trajectoire de vol (TV) à partir de sa position courante (Pc) ; et - à afficher sur un dispositif d'affichage (3) du poste de pilotage de l'aéronef (AC), un tracé (TR) représentant ladite trajectoire de vol (TV) dans le plan latéral, et sur ce tracé (TR), un premier symbole (S1) illustrant la position courante (Pc) dudit aéronef (AC) et un second symbole (S2) illustrant la position dudit point d'anticipation (PR), caractérisé en ce qu'il comporte des étapes supplémentaires consistant, de façon automatique et répétitive : a) à déterminer un rayon de virage de l'aéronef (AC) ; et b) à afficher : - sur ledit tracé (TR) de la trajectoire de vol (TV) au niveau dudit second symbole (S2) de part et d'autre dudit tracé (TR), à chaque fois un arc de cercle (C1, C2), chacun de ces deux arcs de cercle (C1, C2) présentant comme rayon ledit rayon de virage, et partant dudit second symbole (S2), l'un d'un côté et l'autre de l'autre côté dudit tracé (TR) ; et - le relief du terrain (R1, R2, R3) sous et de part et d'autre de ladite trajectoire de vol (TV). 2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'étape a) consiste à utiliser comme rayon de virage une valeur minimale constante prédéterminée, qui est utilisée à chaque fois à l'étape b). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) consiste, de façon automatique et répétitive : - à déterminer au moins un paramètre courant de l'aéronef (AC) ; et - à calculer, à l'aide de ce paramètre courant, le rayon de virage minimum pour lequel le virage résultant est volable par l'aéronef (AC). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rayon de virage R est calculé à l'aide de l'expression suivante : R=Vair2 /(g * tan((p max)) dans laquelle : - Vair est une vitesse air courante de l'aéronef (AC) ; - g est l'accélération de la pesanteur ; - tan est la tangente ; et - cp max est un angle d'inclinaison maximale de l'aéronef (AC) 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'un des arcs de cercle (C1, C2) est un demi- cercle. 6. Système d'affichage d'une indication de capacité de virage d'un aéronef lors d'un vol à proximité du sol le long d'une trajectoire de vol, en particulier lors d'un vol à basse hauteur le long d'une trajectoire à basse hauteur, ledit système d'affichage (1) comportant : - une première unité de traitement (2) configurée pour déterminer la position d'un point, dit point d'anticipation (PR), sur la trajectoire de vol (TV) à l'avant de la position courante (Pc) de l'aéronef (AC), à partir duquel l'aéronef (AC) est en mesure de s'écarter de la trajectoire de vol (TV) à partir de sa position courante (Pc) ; et- un dispositif d'affichage (3) du poste de pilotage de l'aéronef (AC), configuré pour afficher un tracé (TR) représentant ladite trajectoire de vol (TV) dans le plan latéral et, sur ce tracé (TR), un premier symbole (S1) illustrant la position courante (Pc) dudit aéronef (AC) et un second symbole (S2) illustrant la position dudit point d'anticipation (PR), caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une seconde unité de traitement (5) configurée pour définir un rayon de virage de l'aéronef (AC), et en ce que le dispositif d'affichage (3) est configuré pour afficher : - sur ledit tracé (TR) de la trajectoire de vol (TV) au niveau dudit second symbole (S2) de part et d'autre dudit tracé (TR), à chaque fois un arc de cercle (C1, C2), chacun de ces deux arcs de cercle (C1, C2) présentant comme rayon ledit rayon de virage, et partant dudit second symbole (S2), l'un d'un côté et l'autre de l'autre côté dudit tracé(TR) ; et - le relief du terrain (R1, R2, R3) sous et de part et d'autre de ladite trajectoire de vol (TV). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la seconde unité de traitement (5) comprend : - une unité de génération de données configurée pour déterminer au moins un paramètre courant de l'aéronef (AC) ; et - une unité de calcul (5B) configurée pour calculer, à l'aide de ce paramètre courant de l'aéronef (AC), le rayon de virage minimum pour lequel le virage résultant est volable par l'aéronef (AC), qui est utilisé par le dispositif d'affichage (3). 8. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'affichage (1) tel que celui spécifié sous l'une des revendications 6 et 7.