Brevet FR3033886A1 — publié le 20160923

Dispositif d'affichage d'une variation d'énergie et d'une borne de variation d'énergie d'un aéronef La présente invention concerne un dispositif d'affichage d'informations relatives à un vol d'un aéronef, lesdites informations comprenant des informations relatives à une variation d'énergie de l'aéronef, ladite variation d'énergie étant exprimée par une grandeur représentative de cette variation d'énergie, ledit dispositif d'affichage étant configure pour représenter sur un écran de visualisation un symbole de variation d'énergie représentatif d'une valeur courante de ladite grandeur. L'invention vise en particulier à assister un pilote lors d'un pilotage en mode manuel, de manière à maintenir la vitesse de l'aéronef dans une plage de vitesse donnée, par exemple pour maintenir la vitesse de l'aéronef en-dessous d'une vitesse maximale autorisée, correspondant à une limite structurale de l'aéronef, et au-dessus d'une vitesse minimale autorisée, associée à une incidence de décrochage aérodynamique de l'aéronef. Afin de maintenir la vitesse d'un aéronef dans une telle plage de vitesse, il est connu de munir l'aéronef d'un système de protection configuré pour limiter l'incidence et l'assiette de l'aéronef, afin d'éviter d'atteindre la vitesse de décrochage de l'aéronef, et pour introduire progressivement, à partir d'une vitesse seuil, une commande de profondeur à cabrer, pour éviter d'atteindre la limite structurale de l'aéronef. Néanmoins, ces solutions ne permettent pas de protéger l'aéronef contre une perte de manoeuvrabilité. Notamment, à basse vitesse, la capacité de l'aéronef à cabrer diminue jusqu'à s'annuler. Dans de telles conditions, le pilote ne dispose plus d'une marge de manoeuvre suffisante en terme d'incidence pour augmenter le facteur de charge de l'aéronef et pour modifier rapidement la trajectoire de l'aéronef. De même, à haute vitesse, la capacité de l'aéronef à piquer diminue jusqu'à s'annuler, altérant la marge de manoeuvre du pilote pour modifier la trajectoire de l'aéronef. Pour résoudre ce problème, il a été proposé de munir l'aéronef d'un système de contrôle de vitesse, activé dès que la vitesse de l'aéronef franchit un seuil prédéterminé, et configuré pour asservir la vitesse de l'aéronef en contrôlant la manette des gaz. Cette solution ne donne pas entièrement satisfaction. En effet, cette solution repose sur la commande de la seule poussée, quelle que soit la configuration de vol de l'aéronef, sans intervenir sur la tramée de l'aéronef, et n'est donc généralement pas optimale. En outre, la mise en oeuvre de la protection, qui implique de passer d'une 3033886 2 commande manuelle de la manette des gaz à une commande automatique de cette manette, peut perturber le pilotage manuel de l'aéronef par le pilote. On connaît par ailleurs du document FR 2 958 033 un dispositif d'affichage d'informations relatives à une configuration de vol d'un aéronef, comprenant des 5 informations relatives à une variation d'énergie de l'aéronef et une plage de variation d'énergie qui peut être atteinte par ledit aéronef. Cette plage de variation d'énergie est fonction des valeurs de poussée pouvant être générées par les moteurs de l'aéronef et de la force de traînée exercée sur l'aéronef suivant la position des aérofreins. Un tel dispositif ne fournit pas au pilote d'informations relatives à une possibilité de 10 dépassement de limites de vitesse compte tenu de l'accélération courante de l'aéronef. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'affichage d'informations relatives à un vol d'un aéronef qui permette d'informer le pilote lorsque des limites de vitesse haute et/ou basse prédéterminées risquent d'être dépassées, afin d'autoriser une réaction du pilote avant que ces limites ne soient dépassées. 15 A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif d'affichage du type précité, caractérisé en ce qu'il est configuré pour représenter en outre au moins un symbole de borne de variation d'énergie représentatif d'une valeur seuil de ladite grandeur, ladite valeur seuil correspondant à une borne d'accélération autorisée pour ledit aéronef pour maintenir ou pour faire tendre la vitesse de l'aéronef dans ou vers une plage de vitesse 20 d'emploi prédéfinie. Selon d'autres aspects, le dispositif d'affichage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif d'affichage est configuré pour représenter ledit symbole de variation d'énergie en une première position sur ledit écran de visualisation, et pour représenter 25 ledit symbole de borne de variation d'énergie en une deuxième position sur ledit écran de visualisation, la distance entre le symbole de variation d'énergie et le symbole de borne de variation d'énergie étant représentative d'un écart entre la valeur courante de ladite grandeur, et ladite valeur seuil de ladite grandeur, au moins tant que l'accélération courante de l'aéronef n'a pas franchi ladite borne d'accélération ; 30 - ladite grandeur représentative de la variation d'énergie est homogène à une pente de l'aéronef ; - le dispositif est configuré pour représenter sur ledit écran de visualisation une ligne d'horizon artificiel et un symbole de vecteur vitesse représentant un vecteur vitesse de l'aéronef, la distance entre ladite ligne d'horizon artificiel et ledit symbole de vecteur 35 vitesse étant représentative d'une pente courante de l'aéronef, conformément à une 3033886 3 échelle prédéterminée, et la distance entre ladite ligne d'horizon artificiel et ledit symbole de variation d'énergie est représentative de la valeur courante de ladite grandeur ; - la distance entre ladite ligne d'horizon artificiel et ledit symbole de borne de variation d'énergie est représentative de la valeur seuil de ladite grandeur, au moins tant 5 que ladite accélération courante n'a pas franchi ladite borne d'accélération ; - le dispositif est configuré pour représenter ledit symbole de borne de variation d'énergie sur l'écran de visualisation exclusivement lorsqu'un écart entre la valeur courante de ladite grandeur et ladite valeur seuil de ladite grandeur est inférieur à un seuil d'écart prédéterminé ; 10 - ladite borne d'accélération autorisée est fonction d'un écart entre une borne de ladite plage de vitesse d'emploi et une vitesse courante dudit aéronef ; - le dispositif est également configuré pour représenter une échelle graduée de vitesse de l'aéronef, le long de laquelle est représenté un symbole de vitesse indiquant la vitesse courante de l'aéronef et un premier symbole de borne de vitesse indiquant ladite 15 borne de ladite plage de vitesse d'emploi; - ladite plage de vitesse d'emploi est une plage de manoeuvrabilité de l'aéronef ; - le dispositif est également configuré pour représenter le long de ladite échelle graduée de vitesse un deuxième symbole de borne de vitesse indiquant une limite de vitesse autorisée pour l'aéronef. 20 L'invention a également pour objet un système d'affichage d'informations relatives à un vol d'un aéronef, comprenant : - un dispositif d'affichage selon l'invention, - un module d'estimation configuré pour déterminer la valeur courante de ladite grandeur représentative de la variation d'énergie, 25 - un module de surveillance configuré pour déterminer la valeur seuil de ladite grandeur, correspondant à la borne d'accélération autorisée pour ledit aéronef. L'invention sera davantage comprise au regard d'exemples de réalisation de l'invention qui vont maintenant être décrits en faisant référence aux figures annexées parmi lesquelles : 30 - la Figure 1 illustre de manière schématique un système d'assistance au pilotage comprenant un dispositif d'affichage selon un mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 2 illustre un mode de représentation par le dispositif d'affichage du système de la Figure 1 d'informations relatives à la vitesse et à l'accélération de l'aéronef 35 - la Figure 3 illustre une variante de représentation par le dispositif d'affichage d'informations relatives à la vitesse et à l'accélération de l'aéronef; 3033886 4 - la Figure 4 est un schéma synoptique illustrant le procédé d'assistance mis en oeuvre par le système de la Figure 1. On a représenté sur la Figure 1 un système 3 d'assistance au pilotage d'un aéronef 5 comprenant un dispositif d'affichage selon un mode de réalisation de l'invention. 5 L'aéronef 5 comporte un système de propulsion 7, par exemple un ensemble de moteurs aptes à exercer sur l'aéronef 5 une force de poussée. L'aéronef 5 comporte par ailleurs des dispositifs 9 de modification de la force de traînée exercée par l'air sur l'aéronef 5, appelés par la suite dispositifs de modification de la tramée, par exemple des gouvernes de tramée tels que des aérofreins 11 et des 10 spoilers 13. Les aérofreins 11 sont actionnables entre une position rentrée, dans laquelle les aérofreins 11 n'exercent aucune influence sur la tramée, et une position sortie, dans laquelle les aérofreins 11 augmentent la tramée de l'aéronef 5. Les spoilers 13 sont également actionnables entre une position rentrée, dans 15 laquelle les spoilers 13 n'exercent aucune influence sur la tramée, et une position sortie, dans laquelle les spoilers 13 augmentent la tramée de l'aéronef 5. Lorsque les spoilers 13 sont sortis, ils diminuent par ailleurs la portance de l'aéronef 5. L'aéronef 5 comporte également des dispositifs 17 de modification de la trajectoire de l'aéronef 5, par exemple une gouverne de profondeur et des ailerons. 20 L'aéronef 5 comprend par ailleurs des dispositifs hypersustentateurs, tels que des becs et volets, aptes à modifier la portance de l'aéronef 5. Le système de propulsion 7, les dispositifs 9 de modification de la force de traînée exercée par l'air sur l'aéronef 5 et les dispositifs 17 de modification de la trajectoire de l'aéronef 5 forment des dispositifs de contrôle de l'accélération de l'aéronef. 25 On appellera par la suite configuration aérodynamique de l'aéronef 5 la configuration des becs, des volets et des gouvernes. L'aéronef 5 comporte par ailleurs une pluralité de capteurs 21 permettant de déterminer les valeurs de paramètres de vol de l'aéronef 5, telles que sa position, son altitude z, sa vitesse et son accélération par rapport à l'air et au sol. 30 Par exemple, un anémomètre permet de déterminer une vitesse indiquée VI de l'aéronef 5, qui est la vitesse de l'aéronef 5 par rapport à l'air, directement issue de mesures de pressions. Le système 3 est configuré pour assister l'équipage de l'aéronef 5 lors d'un vol en mode manuel, pour maintenir la vitesse de l'aéronef 5 dans une première plage de 35 vitesse. 3033886 5 Dans la suite de la description, sauf indication contraire, on désignera par « vitesse » de l'aéronef 5 la vitesse indiquée VI, et on désignera par accélération une variation de la vitesse indiquée de l'aéronef 5, qu'il s'agisse d'une accélération positive ou d'une accélération négative, également appelée décélération. 5 Par ailleurs, on appelle « plage », notamment de vitesse ou d'accélération un intervalle de vitesse ou d'accélération défini par au moins une borne à valeur finie. La première plage de vitesse correspond par exemple à une plage de vitesse atteignable par l'aéronef 5. La première plage de vitesse est de préférence définie par une vitesse maximale, 10 notée Vmax, et une vitesse minimale, notée Vmin- La vitesse Vmax correspond par exemple à une limite structurale de l'aéronef 5: il s'agit par exemple d'une vitesse maximale que peut prendre l'aéronef 5 sans risque pour sa structure, notée VD, diminuée d'une marge de sécurité réduite. Par exemple, Vmax = VD - X, où X est de l'ordre de quelques mètres par seconde, par exemple 0 REVENDICATIONS1.- Dispositif (34) d'affichage d'informations relatives à un vol d'un aéronef (5), lesdites informations comprenant des informations relatives à une variation d'énergie de l'aéronef (5), ladite variation d'énergie étant exprimée par une grandeur (y*) représentative de cette variation d'énergie, ledit dispositif (34) d'affichage étant configuré pour représenter sur un écran (68) de visualisation un symbole de variation d'énergie (80) représentatif d'une valeur courante de ladite grandeur (y*), ledit dispositif (34) d'affichage étant caractérisé en ce qu'il est configuré pour représenter en outre au moins un symbole de borne de variation d'énergie (84) représentatif d'une valeur seuil (yn,rni*ax) de ladite grandeur, ladite valeur seuil (y, , imax ) correspondant à une borne d'accélération (Accmin, Accmax) autorisée pour ledit aéronef (5) pour maintenir ou pour faire tendre la vitesse (V1) de l'aéronef (5) dans ou vers une plage de vitesse d'emploi ([Vmminf ;Vmmsup]) prédéfinie. 2.- Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est configuré pour représenter ledit symbole (80) de variation d'énergie en une première position sur ledit écran de visualisation, et pour représenter ledit symbole (84) de borne de variation d'énergie en une deuxième position sur ledit écran de visualisation, la distance entre le symbole de variation d'énergie et le symbole de borne de variation d'énergie étant représentative d'un écart entre la valeur courante de ladite grandeur (y*), et ladite valeur seuil ( vn de ladite grandeur, au moins tant que l'accélération rn*I,, v r) ax, courante de l'aéronef n'a pas franchi ladite borne d'accélération (Accmin, Accmax)- 3.- Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite grandeur représentative de la variation d'énergie est homogène à une pente de l'aéronef (5). 4.- Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est configuré pour représenter sur ledit écran de visualisation une ligne d'horizon artificiel (72) et un symbole de vecteur vitesse (76) représentant un vecteur vitesse de l'aéronef (5), la distance entre ladite ligne d'horizon artificiel (72) et ledit symbole de vecteur vitesse (76) étant représentative d'une pente courante de l'aéronef, conformément à une échelle prédéterminée, et en ce que la distance entre ladite ligne d'horizon artificiel (72) et ledit symbole de variation d'énergie (80) est représentative de la valeur courante de ladite grandeur. t-, 3033886 29 5.- Dispositif d'affichage selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la distance entre ladite ligne d'horizon artificiel (72) et ledit symbole (84) de borne de variation d'énergie est représentative de la valeur seuil de ladite grandeur, au moins tant que ladite accélération courante n'a pas franchi ladite borne d'accélération (Accmin, 5 Accm'). 6.- Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est configuré pour représenter ledit symbole (84) de borne de variation d'énergie (84) sur l'écran de visualisation exclusivement lorsqu'un écart entre la valeur courante de ladite grandeur et ladite valeur seuil de ladite grandeur est inférieur à 10 un seuil d'écart prédéterminé. 7.- Dispositif (34) d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite borne d'accélération (Accmin, Accm') autorisée est fonction d'un écart entre une borne de ladite plage de vitesse d'emploi (Vmmmf, Vmmsup) et une vitesse courante dudit aéronef (5). 15 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est également configuré pour représenter une échelle graduée de vitesse de l'aéronef (90), le long de laquelle est représenté un symbole de vitesse (92) indiquant la vitesse courante de l'aéronef (5) et un premier (100) symbole de borne de vitesse indiquant ladite borne de ladite plage de vitesse d'emploi. 20 9.- Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite plage de vitesse d'emploi ([Vmminf ;Vmmsup]) est une plage de manoeuvrabilité de l'aéronef. 10.- Dispositif selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est également configuré pour représenter le long de ladite échelle graduée de vitesse un deuxième 25 symbole de borne de vitesse (102) indiquant une limite de vitesse autorisée pour l'aéronef (Vmm, Vmax)- 11. Système d'affichage d'informations relatives à un vol d'un aéronef (5), comprenant : - un dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, 30 - un module d'estimation (48) configuré pour déterminer la valeur courante de ladite grandeur (r) représentative de la variation d'énergie, - un module de surveillance (50) configuré pour déterminer la valeur seuil de ladite grandeur, correspondant à la borne d'accélération (Acc,,,n, Accn,') autorisée pour ledit aéronef (5).35