Brevet FR3037413A1 — publié le 20161216

Dispositif électronique et procédé d'aide au pilotage d'un aéronef, avec calcul et affichage d'au moins une marge en roulis, produit programme d'ordinateur associé La présente invention concerne un dispositif électronique d'aide au pilotage d'un aéronef, le dispositif comprenant un module d'acquisition configuré pour acquérir une valeur courante de l'angle de roulis de l'aéronef, un module de calcul configuré pour calculer au moins une limite d'angle de roulis correspondant à un début de décrochage de l'aéronef, et un module d'affichage configuré pour afficher sur un écran un premier symbole indiquant une orientation courante de l'aéronef. L'invention concerne également un procédé d'aide au pilotage d'un aéronef, le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif électronique. L'invention concerne également un programme d'ordinateur, également appelé produit programme d'ordinateur, comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un ordinateur, mettent en oeuvre un tel procédé. L'invention s'applique au domaine de l'avionique, et plus particulièrement à celui des systèmes d'aide au pilotage par rapport à un risque de décrochage de l'aéronef. On entend par « aéronef », un engin mobile piloté par au moins un pilote, et apte à voler notamment dans l'atmosphère terrestre, tel qu'un avion, un drone ou un hélicoptère. On entend par « pilote », une personne pilotant l'aéronef à partir d'un poste de pilotage situé dans l'aéronef ou à distance de celui-ci. Le pilote à travers ses actions de pilotage agit sur l'assiette et le roulis, il est donc important qu'il puisse avoir conscience des marges de manoeuvres vis-à-vis du décrochage de l'aéronef. On connaît du document US 8,442,701 B2 un dispositif électronique et un procédé du type précité. Ce document décrit un procédé de gestion de vol comprenant, en réponse à une manoeuvre verticale de l'aéronef, l'identification d'une limite d'angle de roulis en utilisant un facteur de charge sélectionné pour autoriser une capacité de manoeuvre verticale de l'aéronef, et la réalisation de la manoeuvre verticale de l'aéronef en utilisant ladite limite d'angle de roulis. L'utilisation de cette limite d'angle de roulis vise à éviter un décrochage de l'aéronef, notamment durant une manoeuvre latérale à faible vitesse. Toutefois, un tel procédé de gestion de vol ne fournit pas une aide satisfaisante pour le pilote, la limite d'angle de roulis étant directement prise en compte par le système de gestion de vol pour effectuer la manoeuvre de l'aéronef. 3037413 2 La présente invention a pour but de proposer un dispositif électronique et un procédé d'aide au pilotage d'un aéronef permettant au pilote de mieux anticiper un risque de décrochage de l'aéronef, tout en diminuant la charge cognitive demandée au pilote, et d'améliorer alors la sécurité du vol. 5 À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif électronique d'aide au pilotage d'un aéronef, le dispositif comprenant : - un module d'acquisition configuré pour acquérir une valeur courante de l'angle de roulis de l'aéronef, - un module de calcul configuré pour calculer au moins une limite d'angle de roulis 10 correspondant à un début de décrochage de l'aéronef, et - un module d'affichage configuré pour afficher sur un écran un premier symbole indiquant une orientation courante de l'aéronef, dans lequel le module de calcul est en outre configuré pour calculer au moins une marge en roulis, chaque marge en roulis dépendant d'une limite d'angle de roulis 15 correspondante et de la valeur courante de l'angle de roulis, et dans lequel le module d'affichage est en outre configuré, lorsqu'une condition d'affichage est vérifiée, pour afficher sur l'écran au moins un deuxième symbole positionné par rapport au premier symbole, l'écart entre chaque deuxième symbole et le premier symbole représentant une marge en roulis respective. 20 Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif électronique d'aide au pilotage comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - au moins une marge en roulis est égale à la différence entre une limite d'angle de roulis correspondante et la valeur courante de l'angle de roulis ; 25 - chaque marge en roulis est fonction d'une valeur caractéristique d'angle d'incidence, la valeur caractéristique d'angle d'incidence étant de préférence une limite d'angle d'incidence correspondant à un début de décrochage de l'aéronef ; - la limite d'angle de roulis est fonction d'une valeur courante de l'angle 30 d'incidence de l'aéronef, de la valeur courante de l'angle de roulis de l'aéronef et d'une limite d'angle d'incidence correspondant à un début de décrochage de l'aéronef ; - la limite d'angle de roulis vérifie l'équation suivante : (oeh. ceo ) où (1). représente la valeur courante de l'angle de roulis, 35 a représente la valeur courante de l'angle d'incidence, Oh. = arccos cos(0) x (a -a') 3037413 3 gui, représente la limite d'angle d'incidence, et ao représente un angle d'incidence de portance nulle, propre à l'aéronef ; - la valeur courante de l'angle d'incidence est calculée en fonction d'une valeur mesurée de l'angle d'incidence et d'une estimation de la dérivée temporelle de l'angle 5 d'incidence ; - l'estimation de la dérivée temporelle de l'angle d'incidence vérifie l'équation suivante : g &=q+-x(sinexsina+cosOxcos0xcosa-n xsincr-nzxcosa) V où q représente le taux de tangage, 10 g est l'accélération de la pesanteur, V représente la vitesse aérodynamique de l'aéronef, 0 représente l'assiette de l'aéronef, (t). représente la valeur courante de l'angle de roulis, a représente la valeur courante de l'angle d'incidence, 15 n. représente la composante longitudinale du facteur de charge, et nz représente la composante verticale du facteur de charge ; - la limite d'angle de roulis est fonction d'une pression cinétique appliquée à l'aéronef, d'un gradient de portance propre à l'aéronef et d'une limite d'angle d'incidence correspondant à un début de décrochage de l'aéronef ; 20 - la limite d'angle de roulis vérifie l'équation suivante : [ 2 m x g 1 01,m= arccos x p - V2 X s> REVENDICATIONS1. Dispositif électronique (14) d'aide au pilotage d'un aéronef (10), le dispositif (14) comprenant : - un module d'acquisition (40), configuré pour acquérir une valeur courante de l'angle de roulis (0) de l'aéronef, - un module de calcul (42), configuré pour calculer au moins une limite d'angle de roulis (h, ; (1),,d,_d) correspondant à un début de décrochage de l'aéronef (10), et - un module d'affichage (44), configuré pour afficher sur un écran (34) un premier symbole (50 ; 60) indiquant une orientation courante de l'aéronef (10), caractérisé en ce que le module de calcul (42) est en outre configure pour calculer au moins une marge en roulis (3,(1)g, 41)d), chaque marge en roulis (40g, Acl)d) dépendant d'une limite d'angle de roulis (Ohm ; (I)hm_g, Ohm_d) correspondante et de la valeur courante de l'angle de roulis (0), et en ce que le module d'affichage (44) est en outre configure, lorsqu'une condition d'affichage est vérifiée, pour afficher sur l'écran (34) au moins un deuxième symbole (52A, 52B) positionné par rapport au premier symbole (50; 60), l'écart entre chaque deuxième symbole (52A, 52B) et le premier symbole (50 ; 60) représentant une marge en roulis respective (A0g, Act)d). 2. Dispositif (14) selon la revendication 1, dans lequel au moins une marge en roulis (3eg, 321)d) est égale à la différence entre une limite d'angle de roulis (Ou, ; Ohm_d) correspondante et la valeur courante de l'angle de roulis (0). 3. Dispositif (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque marge en roulis (3,0g, 3,0d) est fonction d'une valeur caractéristique d'angle d'incidence (ahm), la valeur caractéristique d'angle d'incidence étant de préférence une limite d'angle d'incidence (ahm) correspondant à un début de décrochage de l'aéronef (10). 4. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la limite d'angle de roulis (Ohm ; Olim_d) est fonction d'une valeur courante de l'angle d'incidence (a ; ag, ad) de l'aéronef, de la valeur courante de l'angle de roulis (0) de l'aéronef et d'une limite d'angle d'incidence (al,m) correspondant à un début de décrochage de l'aéronef (10). 3037413 23 5. Dispositif (14) selon la revendication 4, dans lequel la limite d'angle de roulis (Ohm) vérifie l'équation suivante : (cehm -a0) où ce. représente la valeur courante de l'angle de roulis, 5 a représente la valeur courante de l'angle d'incidence, ahr' représente la limite d'angle d'incidence, et ao représente un angle d'incidence de portance nulle, propre à l'aéronef (10). 6. Dispositif (14) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la valeur courante de 10 l'angle d'incidence (a ; ag, ad) est calculée en fonction d'une valeur mesurée de l'angle d'incidence et d'une estimation de la dérivée temporelle de l'angle d'incidence. 7. Dispositif (14) selon la revendication 6, dans lequel l'estimation de la dérivée temporelle de l'angle d'incidence vérifie l'équation suivante : 15 à= q+lx(sinOxsina+ cosOxcos0xcosa-n, xsina-nz xcosot) V où q représente le taux de tangage, g est l'accélération de la pesanteur, V représente la vitesse aérodynamique de l'aéronef (10), représente l'assiette de l'aéronef (10), 20 (I) représente la valeur courante de l'angle de roulis, a représente la valeur courante de l'angle d'incidence, nx représente la composante longitudinale du facteur de charge, et nz représente la composante verticale du facteur de charge. 25 8. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la limite d'angle de roulis (Ohm ; (1),,,_d) est fonction d'une pression cinétique appliquée à l'aéronef, d'un gradient de portance (Cza) propre à l'aéronef et d'une limite d'angle d'incidence ((km) correspondant à un début de décrochage de l'aéronef (10). 30 9. Dispositif (14) selon la revendication 8, dans lequel la limite d'angle de roulis (Ohm) vérifie l'équation suivante : Ohm = arccos g _p -V2 xSxC ,za ao x mx 2 [ (a- ceo ) Ohm = arccos cos(0)x 3037413 24 où (pV2)/2 représente la pression cinétique appliquée à l'aéronef (10), S représente une surface de référence de l'aéronef (10), Cz« représente le gradient de portance, propre à l'aéronef (10), m représente la masse de l'aéronef (10), g est l'accélération de la pesanteur, 5 ah, représente la limite d'angle d'incidence, et ao représente un angle d'incidence de portance nulle, propre à l'aéronef (10). 10. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de calcul (42) est en outre configuré pour calculer plusieurs marges en 10 roulis (A(I)g, 11. Dispositif (14) selon la revendication 10, dans lequel le module de calcul (42) est en outre configuré pour calculer plusieurs limites d'angle de roulis (cl)iim_g, 15 12. Dispositif (14) selon l'une quelconque des précédentes revendications, dans lequel le premier symbole indiquant une orientation courante de l'aéronef (10) est choisi parmi un symbole vecteur vitesse (50) de l'aéronef et une ligne d'horizon artificiel (60). 13. Dispositif (14) selon l'une quelconque des précédentes revendications, dans 20 lequel la condition d'affichage est vérifiée notamment lorsque la valeur absolue de la valeur courante de l'angle de roulis (0) est supérieure à un seuil prédéfini, et le module d'affichage (44) est alors configuré pour afficher automatiquement sur l'écran chaque deuxième symbole (52A, 52B). 25 14. Procédé d'aide au pilotage d'un aéronef (10), le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif électronique (14) et comprenant les étapes suivantes : - acquérir une valeur courante de l'angle de roulis (0) de l'aéronef, - calculer (100) au moins une limite d'angle de roulis (Ohm ; Cl)hm_g, correspondant à un début de décrochage de l'aéronef, et 30 - afficher (120) sur un écran (34) un premier symbole (50; 60) indiquant une orientation courante de l'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes : - calculer (110) au moins une marge en roulis (Ace,g, A(Pd), chaque marge en roulis (Ace, Acl)d) dépendant d'une limite d'angle de roulis (Ohm ; Olim_d) correspondante et 35 de la valeur courante de l'angle de roulis (0), et 3037413 25 - lorsqu'une condition d'affichage est vérifiée, afficher (120) sur l'écran au moins un deuxième symbole (52A, 52B) positionné par rapport au premier symbole (50; 60), l'écart entre chaque deuxième symbole (52A, 52B) et le premier symbole (50; 60) représentant une marge en roulis respective (ACI)g, ACPd). 15. Programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un ordinateur, mettent en oeuvre le procédé selon la revendication 14.