Brevet FR3014213A1 — publié le 20150605

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détermination automatique d'un profil de vitesse en vue d'une descente et/ou d'une approche pour un aéronef. On sait que, pour construire un profil de descente et/ou d'approche d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport, en vue notamment d'un atterrissage sur une piste d'atterrissage d'un aéroport, un système de gestion du vol de type FMS (« Flight Management System » en anglais) de l'aéronef, détermine un profil vertical optimisé, et ceci en réalisant un calcul vers l'amont, c'est-à-dire vers l'arrière (« backward » en anglais). Ce profil vertical comprend un profil de vitesse (indiquant une variation de la vitesse de l'aéronef en fonction de la distance, notamment par rapport au seuil de la piste d'atterrissage) et un profil d'altitude (indiquant une variation de l'altitude de l'aéronef également en fonction de ladite distance). Le calcul du profil vertical vers l'arrière est réalisé à partir d'un point de début de calcul, à savoir le seuil de la piste ou, en fonction du type d'approche par exemple, un point usuel (tel qu'un « missed approach point » ou un « final end point »), et ceci jusqu'à un point de fin de calcul, par exemple le dernier niveau de vol de croisière. Le calcul du profil vertical est réalisé, de façon usuelle, par le système de gestion du vol en tenant compte de limitations de vitesse et/ou d'altitude insérées dans le plan de vol. Le profil de vitesse du profil vertical comprend une suite de paliers à vitesse constante et de tronçons de décélération. L'aéronef sera en principe guidé lors de la descente et/ou de l'approche de manière à suivre ce profil vertical. Par ailleurs, au cours du vol, il pourrait être prévu que l'aéronef ait à respecter une contrainte de vitesse particulière à un point de route donné de la descente ou de l'approche, imposée par exemple par un contrôleur aérien, et notamment une contrainte : - de type « AT », pour laquelle la vitesse doit présenter à un point de route donné de la trajectoire de vol latérale, une valeur de vitesse égale à la contrainte de vitesse considérée ; ou - de type « AT or ABOVE », pour laquelle la vitesse doit présenter à un point de route donné de la trajectoire de vol latérale, une valeur de vitesse égale ou supérieure à la contrainte de vitesse considérée. Or, on ne dispose pas actuellement de moyen permettant d'insérer automatiquement une telle contrainte de vitesse de type « AT » ou de type « AT or ABOVE », dans un profil de vitesse usuel déterminé de la manière précitée. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un procédé de détermination automatique d'au moins un profil de vitesse en vue d'une descente et/ou d'une approche pour un aéronef volant. Selon l'invention, ledit procédé, selon lequel le profil de vitesse comprend une suite de paliers à vitesse constante et de tronçons de décélération et est déterminé vers l'arrière à partir d'un point de début de calcul, ledit profil de vitesse étant transmis à au moins un dispositif utilisateur, est remarquable en ce qu'il comprend, de plus, une suite d'étapes consistant : a) à recevoir au moins une contrainte de vitesse, de type « AT » ou de type « AT or ABOVE », pour un point de route donné, l'aéronef devant voler au moins à une vitesse correspondant à cette contrainte de vitesse audit point de route ; et b) à déterminer au moins une partie du profil de vitesse en amont et en aval dudit point de route, en définissant vers l'arrière une accélération (qui correspond à une décélération volée par l'aéronef) à partir d'une limitation de vitesse aval (soit une restriction de vitesse, soit une vitesse liée à une capacité de décélération jusqu'à la piste) imposée à un niveau d'altitude donné jusqu'à une vitesse optimale qui est maintenue jusqu'à une nouvelle accélération, cette nouvelle accélération aboutissant directement à ladite contrainte de vitesse audit point de route donné de sorte que ladite partie du profil de vitesse est telle que, d'amont en aval, la vitesse est maintenue à ladite contrainte de vitesse jusqu'audit point de route, puis une décélération est réalisée à partir dudit point de route jusqu'à la vitesse optimale, ladite vitesse optimale étant maintenue jusqu'à une autre décélération aboutissant directement à ladite limitation de vitesse aval atteinte audit niveau d'altitude donné. Ainsi, grâce à l'invention, on dispose d'un procédé permettant d'insérer automatiquement une contrainte de vitesse de type « AT » ou de type « AT or ABOVE », dans un profil de vitesse. A cet effet, on maintient la contrainte de vitesse uniquement jusqu'au point de route donné, puis on réalise une décélération directe pour aboutir à une vitesse optimale que l'on maintient le plus longtemps possible (jusqu'à devoir réaliser une nouvelle décélération pour aboutir finalement directement à ladite limitation de vitesse audit niveau d'altitude donné). On entend par niveau d'altitude, une altitude ou une hauteur par rapport au sol ou bien une position dans l'espace (située à une certaine altitude ou hauteur par rapport au sol). De façon avantageuse, ladite vitesse optimale est une vitesse permettant d'optimiser au moins un indice de coût particulier, notamment la consommation de carburant et/ou le temps de vol. Comme, grâce à l'invention, la vitesse optimale est maintenue le plus longtemps possible, le profil de vitesse obtenue permet d'optimiser le ou les critères pris en compte dans l'indice de coût utilisé pour calculer cette vitesse optimale. En outre, avantageusement, le procédé détermine un profil vertical comprenant, en plus du profil de vitesse, un profil d'altitude déterminé simultanément audit profil de vitesse. Par ailleurs, de façon avantageuse, à l'étape a), ladite contrainte de vitesse peut : - être reçue automatiquement d'une base de données embarquée ; et/ou - être saisie par un pilote de l'aéronef ; et/ou - être reçue automatiquement d'un poste de contrôle externe à l'aéronef, via une liaison de transmission de données. La présente invention concerne également un dispositif de détermination automatique d'au moins un profil de vitesse en vue d'une descente et/ou d'une approche pour un aéronef, le profil de vitesse comprenant une suite de paliers à vitesse constante et de tronçons de décélération. Selon l'invention, ledit dispositif du type comportant une unité de calcul configurée pour déterminer le profil de vitesse vers l'arrière à partir d'un point de début de calcul et une unité de transmission de données configurée pour transmettre le profil de vitesse à au moins un dispositif utilisateur, est remarquable en ce qu'il comporte, de plus, au moins une unité de réception de données configurée pour recevoir au moins une contrainte de vitesse pour un point de route donné, l'aéronef devant voler au moins à une vitesse correspondant à cette contrainte de vitesse audit point de route, et en ce que ladite unité de calcul est configurée pour déterminer au moins une partie du profil de vitesse en amont et en aval dudit point de route, en définissant vers l'arrière une accélération à partir d'une limitation de vitesse aval imposée à un niveau d'altitude donné jusqu'à une vitesse optimale qui est maintenue jusqu'à une nouvelle accélération, cette nouvelle accélération aboutissant directement à ladite contrainte de vitesse audit point de route donné de sorte que ladite partie du profil de vitesse est telle que, d'amont en aval, la vitesse est maintenue à ladite contrainte de vitesse jusqu'audit point de route, puis une décélération est réalisée à partir dudit point de route jusqu'à la vitesse optimale, ladite vitesse optimale étant maintenue (le plus longtemps possible) jusqu'à une autre décélération aboutissant directement à ladite limitation de vitesse aval atteinte audit niveau d'altitude donné. De façon avantageuse, ledit dispositif comporte, de plus, une unité d'affichage pour afficher ledit profil de vitesse. La présente invention concerne en outre : - un système de gestion du vol, qui comprend un tel dispositif de détermination automatique d'un profil de vitesse ; et - un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est pourvu d'un système et/ou d'un dispositif tels que ceux précités. 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 dispositif de détermination automatique d'un profil de vitesse, qui illustre un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 montre schématiquement un profil vertical comprenant un profil de vitesse et un profil d'altitude. Le dispositif 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est destiné à déterminer (ou construire) automatiquement au moins un profil de vitesse P1 en vue d'une descente et/ou d'une approche pour un aéronef (non représenté), en particulier un avion de transport civil, volant le long d'une trajectoire de vol latérale (non représentée) comprenant des points de route. Plus précisément, le dispositif 1 est configuré pour construire un profil vertical PV (figure 2) comprenant de façon usuelle, en plus du profil de vitesse P1, également un profil d'altitude P2 construit simultanément audit profil de vitesse Pl. Pour ce faire, le dispositif 1 de détermination automatique d'au moins un profil de vitesse Pl, qui est embarqué sur l'aéronef, comporte : - une unité de calcul 2 qui est configurée pour déterminer (ou construire) au moins un profil de vitesse P1 vers l'arrière à partir d'un point de début de calcul (non représenté) ; et - une unité de transmission de données (comprenant par exemple une liaison 3) qui est configurée pour transmettre le profil de vitesse P1 (et le profil d'altitude P2) à un ensemble 4 de dispositif(s) utilisateur(s). Cet ensemble 4 peut comporter un système de guidage de l'aéronef, en particulier un système de pilotage automatique et/ou un directeur de vol, qui utilise un profil vertical pour guider ou aider à guider l'aéronef. De préférence, l'ensemble 4 comporte, au moins, une unité d'affichage 5 pour afficher au moins le profil de vitesse P1 construit par l'unité de calcul 2. L'unité de calcul 2 est formée de manière à construire un profil vertical PV comprenant un profil de vitesse P1 et un profil d'altitude P2. Le profil vertical PV comprend ainsi, comme représenté sur la figure 2 : - un profil de vitesse P1 qui indique une variation de la vitesse V de l'aéronef en fonction de la distance D, notamment par rapport au seuil d'une piste d'atterrissage (non représentée) sur laquelle le pilote prévoit d'atterrir. Ce profil de vitesse P1 comprend une suite de paliers à vitesse constante (T1, T3) et de tronçons de décélération (T2, T4) ; et - un profil d'altitude P2 qui indique une variation de l'altitude A de l'aéronef, également en fonction de ladite distance D et qui comprend une pluralité de tronçons (de descente) rectilignes T6, T7, T8, T9, T10 à différentes pentes. Sur la figure 2, les profils P1 et P2 sont représentés de façon superposée, en étant alignés en abscisse en fonction de la distance D. Selon l'invention, le dispositif 1 comporte, de plus, au moins une unité de réception de données 6 qui est configurée pour recevoir au moins une contrainte de vitesse V1 pour un point de route B1 donné, à savoir une contrainte de vitesse de type « AT » ou de type « AT or ABOVE », l'aéronef devant donc voler au moins à une vitesse correspondant à cette contrainte de vitesse V1 audit point de route Bl. De plus, selon l'invention, ladite unité de calcul 2 est configurée pour déterminer (ou construire) au moins une partie du profil de vitesse P1 en amont et en aval dudit point de route B1 (d'altitude Al ), en définissant vers l'arrière une accélération (qui correspond à une décélération volée par l'aéronef) à partir d'une limitation de vitesse aval V2 (imposée à un niveau d'altitude A2 donné) jusqu'à une vitesse optimale Vopt, qui est maintenue jusqu'à une nouvelle accélération, cette nouvelle accélération aboutissant directement à ladite contrainte de vitesse V1 directement audit point de route B1 donné. Cette construction de ladite partie du profil de vitesse P1 est telle que, d'amont en aval (c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur la figure 2) : - la vitesse V est maintenue à ladite contrainte de vitesse V1 (par exemple 300 noeuds) jusqu'audit point de route B1 ; - puis une décélération (illustrée par un tronçon T2 sur la figure 2) est réalisée à partir dudit point de route B1 jusqu'à la vitesse optimale Vopt (atteinte à un point B3 d'altitude A3 comprise entre Al et A2) ; - la vitesse optimale Vopt est maintenue le plus longtemps possible jusqu'à une autre décélération (illustrée par un tronçon T4 et débutant à un point B4 d'altitude A4 comprise entre A3 et A2) ; et - cette dernière décélération aboutit directement à ladite limitation de vitesse aval V2 (par exemple 250 noeuds) qui est atteinte audit niveau d'altitude A2 donné (correspondant à un point B2 sur la trajectoire de vol). Dans un mode de réalisation préféré, les unités 2 et 6 sont intégrées dans une unité centrale 7, faisant partie de préférence d'un système de gestion du vol, de type FMS (« Flight Management System » en anglais), de l'aéronef. De même, de préférence, l'unité d'affichage 5 peut également faire partie du système FMS. Ainsi, grâce à l'invention, on maintient la contrainte de vitesse V1 uniquement jusqu'au point de route B1 donné, puis on réalise une décélération (illustrée par le tronçon T2) pour aboutir à la vitesse optimale Vopt que l'on maintient le plus longtemps possible, et finalement on réalise une nouvelle décélération (illustrée par le tronçon T4) pour aboutir directement à la limitation de vitesse V2 audit niveau d'altitude A2 donné (par exemple 10000 pieds). On entend par niveau d'altitude, une altitude A2 ou une hauteur par rapport au sol, ou bien une position B2 (située à une certaine altitude A2 ou hauteur par rapport au sol). Ladite vitesse optimale Vopt est une vitesse permettant d'optimiser un indice de coût particulier, notamment la consommation de carburant et/ou le bruit et elle est calculée de façon usuelle. Comme, grâce à l'invention, la vitesse optimale Vopt est maintenue le plus longtemps possible, le profil de vitesse P1 obtenue permet d'optimiser le ou les critères pris en compte dans l'indice de coût utilisé pour calculer cette vitesse optimale Vopt. En particulier, ce profil de vitesse P1 permet d'optimiser la consommation de carburant, la consommation de carburant étant réduite si la décélération est réalisée à altitude réduite. Dans le cadre de la présente invention, ladite contrainte de vitesse V1 peut être reçue de différentes manières par l'unité de réception de données 6. Dans un premier mode de réalisation, la contrainte de vitesse V1 est enregistrée dans une base de données 8 du dispositif 1, et elle est reçue automatiquement de la base de données 8 via une liaison 9. Dans une variante de réalisation, ladite base de données 8 peut être directement intégrée dans l'unité centrale 7. En outre, dans un second mode de réalisation, ladite contrainte de vitesse V1 est saisie par un pilote de l'aéronef, à l'aide d'une unité de saisie 10, par exemple un clavier associé à un écran, qui est reliée par une liaison 11 à l'unité centrale 7. Une telle saisie d'une contrainte de vitesse V1 peut être réalisée, en particulier, après que le contrôle aérien ait fourni oralement cette contrainte de vitesse V1 au pilote de l'aéronef. Par ailleurs, dans un troisième mode de réalisation, ladite contrainte de vitesse V1 est reçue automatiquement par le dispositif 1 à bord de l'aéronef, après avoir été émise à partir d'un poste de contrôle externe à l'aéronef, en particulier d'un poste de contrôle aérien, à l'aide d'un émetteur 12 usuel (non embarqué sur l'aéronef et représenté en traits interrompus sur la figure 1 pour cette raison), et transmise via une liaison de transmission de données 13 (entre le poste externe et l'aéronef). REVENDICATIONS1. Procédé de détermination automatique d'au moins un profil de vitesse en vue d'une descente et/ou d'une approche pour un aéronef, procédé selon lequel le profil de vitesse (P1) comprend une suite de paliers à vitesse constante (T1, T3, T5) et de tronçons de décélération (T2, T4) et est déterminé vers l'arrière à partir d'un point de début de calcul, ledit profil de vitesse (P1) étant transmis à au moins un dispositif utilisateur (4), caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, une suite d'étapes consistant : a) à recevoir au moins une contrainte de vitesse (V1) pour un point de route donné (B1), l'aéronef devant voler au moins à une vitesse correspondant à cette contrainte de vitesse (V1) audit point de route (B1) ; et b) à déterminer au moins une partie du profil de vitesse (P1) en amont et en aval dudit point de route (B1), en définissant vers l'arrière une accélération à partir d'une limitation de vitesse aval (V2) imposée à un niveau d'altitude (A2) donné jusqu'à une vitesse optimale (Vopt) qui est maintenue jusqu'à une nouvelle accélération, cette nouvelle accélération aboutissant directement à ladite contrainte de vitesse (V1) audit point de route (B1), de sorte que ladite partie du profil de vitesse (P1) est telle que, d'amont en aval, la vitesse (V) est maintenue à ladite contrainte de vitesse (V1) jusqu'audit point de route (B1), puis une décélération (T2) est réalisée à partir dudit point de route (B1) jusqu'à la vitesse optimale (Vopt), ladite vitesse optimale (Vopt) étant maintenue jusqu'à une autre décélération (T4) aboutissant directement à ladite limitation de vitesse aval (V2) atteinte audit niveau d'altitude (A2) donné. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vitesse optimale (Vopt) est une vitesse permettant d'optimiser au moins un indice de coût particulier. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'étape a), ladite contrainte de vitesse (V1) est reçue automatiquement d'une base de données (8) embarquée. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'étape a), ladite contrainte de vitesse (V1) est saisie par un pilote de l'aéronef. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'étape a), ladite contrainte de vitesse (V1) est reçue automatiquement d'un poste de contrôle externe à l'aéronef, via une liaison (13) de transmission de données. 6. Dispositif de détermination automatique d'au moins un profil de vitesse en vue d'une descente et/ou d'une approche pour un aéronef, le profil de vitesse (P1) comprenant une suite de paliers à vitesse constante (T1, T3) et de tronçons de décélération (T2), ledit dispositif (1) comportant une unité de calcul (2) configurée pour déterminer le profil de vitesse (P1) vers l'arrière à partir d'un point de début de calcul et une unité de transmission de données (3) configurée pour transmettre le profil de vitesse à au moins un dispositif utilisateur (4), caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, au moins une unité de réception de données (6) configurée pour recevoir au moins une contrainte de vitesse (V1) pour un point de route (B2) donné, l'aéronef devant voler au moins à une vitesse correspondant à cette contrainte de vitesse (V1) audit point de route (B2), et en ce que ladite unité de calcul (2) est configurée pour déterminer au moins une partie du profil de vitesse (P1) en amont et en aval dudit point de route (B1), en définissant vers l'arrière une accélération à partir d'une limitation de vitesse aval (V2) imposée à un niveau d'altitude (A2) donné jusqu'à une vitesse optimale (Vopt) qui est maintenue jusqu'à une nouvelle accélération, cette nouvelle accélération aboutissant directement à ladite contrainte de vitesse (V1) audit point de route (B1), de sorte que ladite partie du profil de vitesse (P1) est telle que, d'amont en aval, la vitesse (V) est maintenue à ladite contrainte de vitesse (V1) jusqu'audit point de route (B1), puis une décélération (T2) est réalisée à partir dudit point de route (B1) jusqu'à la vitesse optimale (Vopt), ladite vitesse optimale (Vopt) étant maintenue jusqu'à une autre décélération (T4) aboutissant directement à ladite limitation de vitesse aval (V2) atteinte audit niveau d'altitude (A2) donné. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une unité d'affichage (5) pour afficher au moins ledit profil de vitesse (P1). 8. Système de gestion du vol d'un aéronef,caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous l'une des revendications 6 et 7. 9. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous l'une des revendications 6 et 7. 10. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de gestion du vol tel que celui spécifié sous la revendication 8.