Brevet FR3074141A1 — publié le 20190531

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des commandes de vol d'un aéronef. Elle traite notamment de l'estimation de la position des volets d'un aéronef. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Lors des phases de décollage et d'atterrissage d'un aéronef, les becs (« slats » en anglais) et les volets (« flaps » en anglais) qui sont montés sur les ailes de l'aéronef sont sortis afin d'augmenter le coefficient de portance de l'aéronef et de voler à une vitesse plus petite qu'à une vitesse pour laquelle les becs et les volets ne sont pas sortis. Généralement, la position des becs et des volets est commandée par des ordinateurs de commande des becs et des volets (SFCC pour « Slats and Flaps Control Computer » en anglais) qui émettent des commandes de position en fonction de la position d'un levier de commande de configuration dans la cabine de pilotage. Le levier de commande de configuration permet de commander les positions des becs et des volets selon différentes configurations. La position, commandée par les ordinateurs de commande SFCC, est mesurée à l'aide de capteurs dédiés. Par exemple, parmi ces capteurs, il existe l'unité de capteur de position asymétrique (APPU pour « Asymmetric Position Pick-off Unit » en anglais), l'unité de capteur de position indiqué (IPPU pour « lndicated Position Pick-off Unit » en anglais) et l'unité de capteur de position de secours (FPPU pour « Feedback Position Pick-Off Unit » en anglais). La perte des mesures de position des becs et des volets peut générer une dégradation du fonctionnement du pilote automatique (« autopilot » en 1 2 anglais) et du directeur de vol (« flight director » en anglais) et/ou une dégradation des lois de pilotage. Pour le cas des volets, la perte de leur mesure peut avoir lieu en cas de défaillance de l'unité FPPU, en cas de défaillance d'une boîte de vitesse 5 différentielle utilisée par l'unité IPPU ou en cas de défaillance du ou des ordinateurs de commande SFCC. En cas de perte des mesures de la position des becs et des volets, l'aéronef peut se présenter dans une configuration par défaut qui dépend de la position des trains d'atterrissage (« landing gears » en anglais) et non de la 10 position des becs et des volets. Par exemple, si les trains d'atterrissage sont sortis, on considère que l'aéronef se présente dans une configuration dite « FULL ». Si les trains d'atterrissage sont entrés, on considère que l'aéronef se présente dans une configuration dite « CLEAN ». Toutefois, une estimation de la position précise des volets permettrait 15 une amélioration du fonctionnement du pilote automatique ou du fonctionnement selon la loi normale de pilotage en cas de perte de mesure de la position des volets. EXPOSÉ DE L'INVENTION 20 La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un procédé et un système permettant d'estimer en temps réel la position des volets et de déduire, à partir de la position estimée des volets, la configuration dans laquelle l'aéronef se présente en cas de perte des mesures de la position des volets et des becs. 25 À cet effet, l'invention concerne un procédé d'estimation de la position de volets d'un aéronef. Selon l'invention, le procédé d'estimation comprend : 3 - une étape de mesure, mise en oeuvre par un module de mesure, consistant à mesurer un angle d'attaque courant de l'aéronef et des paramètres de vol courants de l'aéronef ; - une première étape d'estimation, mise en oeuvre par un premier 5 module d'estimation, consistant à estimer un coefficient de portance courant de l'aéronef à partir des paramètres de vol courants et d'une masse (m) de l'aéronef ; - une deuxième étape d'estimation, mise en oeuvre par un deuxième module d'estimation, consistant à estimer un angle d'attaque pour une 10 portance nulle à partir de l'angle d'attaque courant, à partir du coefficient de portance courant estimé dans la première étape d'estimation et à partir d'une pente d'une partie affine d'au moins une courbe théorique décrivant un coefficient de portance de l'aéronef en fonction d'un angle d'attaque ; - une troisième étape d'estimation, mise en oeuvre par un troisième 15 module d'estimation, consistant à estimer la position courante des volets de l'aéronef à partir de l'angle d'attaque pour une portance nulle, estimé dans la deuxième étape d'estimation ; - une étape d'envoi, mise en oeuvre par un module d'envoi, consistant à envoyer la position courante des volets à un dispositif utilisateur. 20 Ainsi, grâce à l'invention, il est possible d'estimer la position courante des volets à partir de l'angle d'attaque courant et de paramètres de vol courants ; ce qui permet une amélioration du fonctionnement du pilote automatique ou du fonctionnement selon la loi normale de pilotage lors d'une perte des mesures de position des volets. 25 En outre, l'étape de mesure comprend : - une première sous-étape de mesure, mise en oeuvre par un premier sous-module de mesure, consistant à mesurer une composante verticale d'un facteur de charge courant de l'aéronef ; 4 - une deuxième sous-étape de mesure, mise en oeuvre par un deuxième sous-module de mesure, consistant à mesurer une pression statique courante ; - une troisième sous-étape de mesure, mise en oeuvre par un troisième 5 sous-module de mesure, consistant à mesurer un nombre de Mach courant de l'aéronef ; - une quatrième sous-étape de mesure, mise en oeuvre par un quatrième sous-module de mesure, consistant à mesurer l'angle d'attaque courant de l'aéronef. 10 De plus, la première étape d'estimation consiste à estimer le coefficient de portance courant de l'aéronef à partir de l'expression suivante : c _ 2nzmg z - yPsM2S' dans laquelle : - nz correspond à la composante verticale d'un facteur de charge courant 15 de l'aéronef, - m correspond à la masse courante de l'aéronef, - g correspond à l'accélération de la pesanteur, - y correspond au coefficient adiabatique pour l'air, - P., correspond à la pression statique courante, 20 - M correspond au nombre de Mach courant de l'aéronef, - S correspond à une surface de référence d'ailes de l'aéronef. Dans un mode particulier de réalisation, la pente utilisée dans la deuxième étape d'estimation correspond à une moyenne de pentes, chacune des pentes correspondant à une pente de la partie affine de chacune des 25 courbes théoriques décrivant un coefficient de portance de l'aéronef en fonction d'un angle d'attaque. Selon une particularité, chacune des courbes théoriques est définie pour une configuration possible dans laquelle se présente l'aéronef. 5 Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de détermination, mise en oeuvre par un module de détermination, consistant à déterminer la ou les courbes théoriques, chacune des courbes théoriques étant déterminée pour une configuration de l'aéronef. 5 De plus, la troisième étape d'estimation consiste également à estimer la ou les configurations courantes dans laquelle se présente l'aéronef à partir de la position courante estimée des volets de l'aéronef. L'invention concerne également un système d'estimation de la position de volets d'un aéronef. 10 Selon l'invention, le système d'estimation comprend : - un module de mesure configuré pour mesurer un angle d'attaque courant de l'aéronef et des paramètres de vol courants de l'aéronef ; - un premier module d'estimation configuré pour estimer un coefficient de portance courant de l'aéronef à partir des paramètres de vol courants et d'une 15 masse de l'aéronef ; - un deuxième module d'estimation configuré pour estimer un angle d'attaque pour une portance nulle à partir de l'angle d'attaque courant, du coefficient de portance courant estimé par le premier module d'estimation et à partir d'une pente d'une partie affine d'au moins une courbe théorique 20 décrivant un coefficient de portance de l'aéronef en fonction d'un angle d'attaque ; - un troisième module d'estimation configuré pour estimer la position courante des volets de l'aéronef à partir de l'angle d'attaque pour une portance nulle estimé par le deuxième module d'estimation ; 25 - un module d'envoi configuré pour envoyer la position courante des volets à un dispositif utilisateur. En outre, le module de mesure comprend : - un premier sous-module de mesure configuré pour mesurer une composante verticale d'un facteur de charge courant de l'aéronef ; 6 - un deuxième sous-module de mesure configuré pour mesurer une pression statique courante ; - un troisième sous-module de mesure configuré pour mesurer un nombre de Mach courant de l'aéronef ; 5 - un quatrième sous-module de mesure configuré pour mesurer l'angle d'attaque courant de l'aéronef. De plus, le système comprend un module de détermination configuré pour déterminer la ou les courbes théoriques, chacune des courbes théoriques étant déterminée pour une configuration de l'aéronef. 10 L'invention concerne également un aéronef, en particulier un avion de transport, comportant un système d'estimation de la position des volets d'un aéronef, tel que décrit ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 15 L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement le système d'estimation de la position des volets, 20 la figure 2 représente schématiquement le procédé d'estimation de la position des volets, la figure 3 représente une courbe théorique décrivant un coefficient de portance en fonction d'un angle d'attaque, la figure 4 représente une modification de la courbe théorique de la figure 25 3 causée par une extension des becs, la figure 5 représente une modification de la courbe théorique de la figure 3 causée par une extension des volets, la figure 6 représente une vue de profil d'un aéronef présentant des volets et des becs, 7 - la figure 7 représente des courbes théoriques décrivant un coefficient de portance en fonction d'un angle d'attaque pour plusieurs configurations de l'aéronef. 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE L'invention concerne un système d'estimation 1 de la position de volets 7 d'un aéronef AC et un procédé d'estimation de la position de volets 7 d'un aéronef AC. Dans la suite de la description, le système d'estimation 1 de volets 7 d'un aéronef AC est appelé le système d'estimation 1. De même, le 10 procédé d'estimation de la position de volets 7 d'un aéronef AC est appelé procédé d'estimation. La figure 1 représente un mode de réalisation du système d'estimation 1 qui peut être embarqué sur un aéronef AC (figure 6). Le système d'estimation 1 comprend un module de mesure MEAS 15 (MEAS pour « measuring module » en anglais) 2 configuré pour mesurer un angle d'attaque courant a de l'aéronef AC et des paramètres de vol courants de l'aéronef AC. Selon un mode de réalisation, le module de mesure 2 comprend : - un sous-module de mesure MEAS1 21 configuré pour mesurer une 20 composante verticale d'un facteur de charge courant ri, de l'aéronef AC; - un sous-module de mesure MEAS2 22 configuré pour mesurer une pression statique courante P., ; - un sous-module de mesure MEAS3 23 configuré pour mesurer un nombre de Mach courant M de l'aéronef AC ; 25 - un sous-module de mesure MEAS4 24 configuré pour mesurer l'angle d'attaque courant a de l'aéronef AC. 8 Le sous-module de mesure 21 peut comprendre une centrale inertielle permettant de déterminer la composante verticale du facteur de charge courant nz de l'aéronef AC. Le sous-module de mesure 22 peut comprendre un capteur de 5 pression statique permettant de mesurer la pression statique courante P. Le sous-module de mesure 23 peut comprendre un machmètre permettant de déterminer le nombre de Mach M. De façon usuelle, le nombre de Mach M peut être déterminé à partir de la pression statique courante P., mesurée par le capteur de pression statique et de la pression totale courante 10 mesurée par un capteur de pression totale. Le sous-module de mesure 24 peut comprendre un incidencemètre permettant de déterminer l'angle d'incidence. Le système d'estimation comprend également un module d'estimation ESTIM1 (ESTIM pour « estimating module » en anglais) 3 configuré pour 15 estimer un coefficient de portance courant Cz de l'aéronef AC à partir des paramètres de vol courant et d'une masse m de l'aéronef AC. Selon le mode de réalisation cité ci-dessus, les paramètres de vol comprennent au moins le facteur de charge courant nz de l'aéronef AC, la pression statique courante P.,, le nombre de Mach courant M de l'aéronef AC. 20 Le coefficient de portance courant Cz de l'aéronef AC peut être estimé à partir de l'expression suivante : Cz = 2nzmg ypsnes' dans laquelle : - nz correspond à la composante verticale du facteur de charge courant de l'aéronef AC (sans unité), 25 - m correspond à la masse courante de l'aéronef AC (en kilogrammes), - g correspond à l'accélération de la pesanteur (constante égale à 9,81 m.s-2), 9 - y correspond au coefficient adiabatique pour l'air (constante sans unité égale à 1,4), - P., correspond à la pression statique courante (en Pascals), - M correspond au nombre de Mach courant de l'aéronef AC (sans 5 unité), - S correspond à une surface de référence d'ailes de l'aéronef AC (constante en mètres carrés). La valeur de la constante de la surface de référence d'ailes S dépend du type d'aéronef. 10 Le système d'estimation 1 comprend également un module d'estimation ESTIM2 4 configuré pour estimer un angle d'attaque ao pour une portance nulle à partir de l'angle d'attaque courant a, à partir du coefficient de portance courant C, estimé par le premier module d'estimation 3 et à partir d'une pente Cza d'une partie affine d'au moins une courbe théorique C(a) 15 décrivant un coefficient de portance de l'aéronef AC en fonction d'un angle d'attaque. La figure 3 représente une courbe théorique C(a) décrivant le coefficient de portance C, en fonction de l'angle d'attaque a. Le coefficient de portance C, croît linéairement avec l'angle d'attaque a jusqu'à un angle 20 d'attaque de décrochage astall ( REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation de la position de volets (7) d'un aéronef (AC), caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (E2) de mesure, mise en oeuvre par un module de mesure (2), consistant à mesurer un angle d'attaque courant (a) de l'aéronef (AC) et des paramètres de vol courants de l'aéronef (AC) ; - une première étape (E3) d'estimation, mise en oeuvre par un premier module d'estimation (3), consistant à estimer un coefficient de portance courant (C',) de l'aéronef (AC) à partir des paramètres de vol courants et d'une masse (m) de l'aéronef (AC) ; - une deuxième étape (E4) d'estimation, mise en oeuvre par un deuxième module d'estimation (4), consistant à estimer un angle d'attaque (a()) pour une portance nulle à partir de l'angle d'attaque courant (a), à partir du coefficient de portance courant (C',) estimé dans la première étape (E3) d'estimation et à partir d'une pente (Cza) d'une partie affine d'au moins une courbe théorique (C,(a)) décrivant un coefficient de portance de l'aéronef (AC) en fonction d'un angle d'attaque ; - une troisième étape (E5) d'estimation, mise en oeuvre par un troisième module d'estimation (5), consistant à estimer la position courante des volets (7) de l'aéronef (AC) à partir de l'angle d'attaque (a0) pour une portance nulle, estimé dans la deuxième étape (E4) d'estimation ; - une étape (E6) d'envoi, mise en oeuvre par un module d'envoi (6), consistant à envoyer la position courante des volets (7) à un dispositif utilisateur (9). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (E2) de mesure comprend : 16 - une première sous-étape (E21) de mesure, mise en oeuvre par un premier sous-module de mesure (21), consistant à mesurer une composante verticale d'un facteur de charge courant (nt) de l'aéronef (AC) ; - une deuxième sous-étape (E22) de mesure, mise en oeuvre par un 5 deuxième sous-module de mesure (22), consistant à mesurer une pression statique courante (P.,) ; - une troisième sous-étape (E23) de mesure, mise en oeuvre par un troisième sous-module de mesure (23), consistant à mesurer un nombre de Mach courant (M) de l'aéronef (AC) ; lo - une quatrième sous-étape (E24) de mesure, mise en oeuvre par un quatrième sous-module de mesure (24), consistant à mesurer l'angle d'attaque courant (a) de l'aéronef (AC). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première étape (E3) d'estimation consiste à estimer 15 le coefficient de portance courant (Cg) de l'aéronef (AC) à partir de 2nzmg l'expression suivante : C, = yipsies' dans laquelle : - n, correspond à la composante verticale d'un facteur de charge courant de l'aéronef (AC), 20 - m correspond à la masse courante de l'aéronef (AC), - g correspond à l'accélération de la pesanteur, - y correspond au coefficient adiabatique pour l'air, - P., correspond à la pression statique courante, - M correspond au nombre de Mach courant de l'aéronef (AC), 25 - S correspond à une surface de référence d'ailes de l'aéronef (AC). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pente (Cza) utilisée dans la deuxième étape (E4) d'estimation correspond à une moyenne de pentes, chacune des pentes correspondant à une pente de la partie affine de chacune des courbes 17 théoriques (C,(a)) décrivant un coefficient de portance de l'aéronef (AC) en fonction d'un angle d'attaque. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune des courbes théoriques (C,(a)) est définie 5 pour une configuration possible dans laquelle se présente l'aéronef (AC). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (El) ) de détermination, mise en oeuvre par un module de détermination (8), consistant à déterminer la ou les courbes théoriques (C,(a)), chacune des courbes théoriques (C,(a)) étant 10 déterminée pour une configuration de l'aéronef (AC). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la troisième étape (E5) d'estimation consiste également à estimer la ou les configurations courantes dans laquelle se présente l'aéronef (AC) à partir de la position courante estimée des volets (7) de 15 l'aéronef (AC). 8. Système d'estimation de la position de volets (7) d'un aéronef (AC), caractérisé en ce qu'il comprend : - un module de mesure (2) configuré pour mesurer un angle d'attaque courant (a) de l'aéronef (AC) et des paramètres de vol courants de l'aéronef 20 (AC) ; - un premier module d'estimation (3) configuré pour estimer un coefficient de portance courant (Cg) de l'aéronef (AC) à partir des paramètres de vol courants et d'une masse (m) de l'aéronef (AC) ; - un deuxième module d'estimation (4) configuré pour estimer un angle 25 d'attaque (a()) pour une portance nulle à partir de l'angle d'attaque courant (a), du coefficient de portance courant (Cg) estimé par le premier module d'estimation (3) et à partir d'une pente (Cza) d'une partie affine d'au moins une 18 courbe théorique (C,(a)) décrivant un coefficient de portance de l'aéronef en fonction d'un angle d'attaque ; - un troisième module d'estimation (5) configuré pour estimer la position courante des volets (7) de l'aéronef (AC) à partir de l'angle d'attaque (a0) pour 5 une portance nulle estimé par le deuxième module d'estimation (4) ; - un module d'envoi (6) configuré pour envoyer la position courante des volets (7) à un dispositif utilisateur (9). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le module de mesure (2) comprend : 10 - un premier sous-module de mesure (21) configuré pour mesurer une composante verticale d'un facteur de charge courant (rit) de l'aéronef (AC) ; - un deuxième sous-module de mesure (22) configuré pour mesurer une pression statique courante (P.,) ; - un troisième sous-module de mesure (23) configuré pour mesurer un 15 nombre de Mach courant (M) de l'aéronef (AC) ; - un quatrième sous-module de mesure (24) configuré pour mesurer l'angle d'attaque courant (a) de l'aéronef (AC). 10. Système selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un module de détermination (8) configuré 20 pour déterminer la ou les courbes théoriques (C,(a)), chacune des courbes théoriques (C,(a)) étant déterminée pour une configuration de l'aéronef (AC). 11. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'estimation de la position des volets d'un aéronef, tel que spécifié sous l'une quelconque des revendications 25 8 à 10.