Brevet FR3051900A1 (20171201)
REVENDICATIONS1) Dispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A comprenant au moins un pilote P, ledit aéronef comprenant un fuselage F, une voilure sensiblement flexible constituée par une aile gauche AG et une aile droite AD , ledit aéronef A comprenant une partie avant AV et une partie arrière AR, une partie supérieure et une partie inférieure, un point O situé sensiblement au centre de l'aéronef, un axe longitudinal OX dirigé vers l'avant de l'aéronef, un axe latéral OY dirigé vers la droite pilote, un axe vertical OZ dirigé vers le haut de l'aéronef, les axes OX, OY, et OZ constituant un repère OXYZ orthogonal lié à l'aéronef, le plan OXZ constituant le plan de symétrie de l'aéronef, le plan OXY constituant le plan dit horizontal de l'aéronef, le plan OYZ séparant la partie avant de la partie arrière de l'aéronef, et une peau externe isolant l'aéronef de l'atmosphère extérieure, comprenant en outre - un cockpit C situé dans l'aéronef A dans lequel se trouve le pilote P, - et une planche de bord PD située dans le cockpit C, où sont situés la plus part des indications permettant au pilote de piloter l'aéronef en toute sécurité, - et au moins une chaine aérodynamique AIRDATA permettant de calculer à chaque instant principalement la vitesse anémométrique, l'altitude pression, l'incidence anémométrique, la vitesse verticale anémométrique, et éventuellement le dérapage anémométrique, - et au moins une chaine gyroscopique CG permettant de connaitre par rapport à un repère fixe terrestre, à chaque instant, principalement l'assiette, l'inclinaison et le cap, ainsi que les coordonnées tridimensionnelles d'au moins un point de l'aéronef par rapport à un repère fixe terrestre, ainsi que les dérivées première et éventuellement seconde de ces dites coordonnées tridimensionnelles. caractérisé en ce que ledit dispositif de mesure et de contrôle comprend en outre quatre antennes GPS Al, A2, A3 et A4, toutes situées sur la peau externe de l'aéronef et sur la partie supérieure de l'aéronef, l'antenne Al étant située à l'avant, l'antenne A2 étant située à l'arrière, l'antenne A3 étant située à l'extrémité de l'aile gauche AG, l'antenne A4 étant située à l'extrémité de l'aile droite AD, - un faisceau reliant ces dites quatre antennes GPS à un boitier électronique de gestion MG et de coordination des dites quatre antennes GPS, permettant de connaitre à chaque instant, o avec une précision métrique, les trois coordonnées tridimensionnelles par rapport à un référentiel fixe terrestre, des quatre antennes Al, A2, A3, et A4, 3051900 17 o avec une précision centimétrique les coordonnées tridimensionnelles des quatre antennes Al, A2, A3, et A4 par rapport à un repère fixe aéronef, et un moyen de calcul MCP établissant, à chaque instant, avec précision la position d'au moins un point de l'aéronef par rapport à un repère fixe terrestre à partir des coordonnées 5 tridimensionnelles métriques des antennes Al, A2, A3, et A4, et éventuellement établissant, à chaque instant, avec précision les dérivées première et/ou seconde de ces dites coordonnées tridimensionnelles métriques, et un moyen de calcul MCA1 établissant, à chaque instant, l'angle d'assiette, avec une précision comprise entre 0,01 et 0,5 degré, à partir principalement des coordonnées par 10 rapport à un repère fixe terrestre, des antennes Al et A2, et un moyen de calcul MCA2 établissant, à chaque instant, l'inclinaison, avec une précision comprise entre 0,01 et 0,5 degré, à partir principalement des coordonnées par rapport à un repère fixe terrestre, des antennes A3 et A4, et un moyen de calcul MCA3 établissant, à chaque instant, le cap géographique avec une 15 précision comprise entre 0,01 et 0,5 degré, à partir des coordonnées tridimensionnelles par rapport à un repère fixe terrestre, des antennes Al, A2, et/ou éventuellement à partir des coordonnées tridimensionnelles des antennes A3 et A4, et un moyen de vérification MV du bon fonctionnement du dispositif.\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon la 20 revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage comprend en outre un moyen de calcul MCFV définissant à chaque instant la valeur de la flexion algébrique de la voilure FV avec une précision centimétrique, à partir des coordonnées tridimensionnelles relatives centimétriques, des antennes Al, A2, A3, et A4.\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage comprend en outre un moyen de contrôle MCCG d'au moins une chaine gyroscopique CG vérifiant que les valeurs de d'assiette et/ou d'inclinaison et/ou de cap et/ou de vitesse sol, obtenues par la chaine CG, sont proches, respectivement, des valeurs d'assiette et/ou d'inclinaison et/ou de 30 cap et/ou de vitesse sol obtenues à partir des coordonnées tridimensionnelles fournies par les quatre antennes Al, A2, A3 et A4, et/ou un moyen de contrôle MCAIRDATA de la chaine anémométrique AIRDATA vérifiant que les valeurs de vitesse anémométrique et/ou d'incidence et/ou de pression statique obtenues par la chaine anémométrique AIRDATA sont cohérentes avec la valeur de la flexion voilure FV mesurée, en tenant compte des lois de flexion de la voilure en fonction de la vitesse, de l'incidence, et de la densité de l'air, et en prenant en compte 3051900 18 éventuellement la configuration (becs et volets) donnée, la masse carburant contenue dans la voilure et l'accélération verticale,\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de vérification MV du 5 bon fonctionnement du système calcule à chaque instant, notamment les distances spatiales existant entre les positions de antennes Al, A2, A3, et A4 et/ou vérifie qu'elles sont comprises respectivement entre des valeurs minimales et maximales prédéterminées, et calcule et vérifie en outre que les distances spatiales Al-A3 et Al-A4 sont sensiblement égales et calcule et vérifie en outre que les distances spatiales A2-A3, et A2-A4 sont aussi sensiblement égales, et vérifie en 10 outre, éventuellement, que la valeur de la flexion algébrique de voilure est comprise entre une valeur minimale et une valeur maximale prédéfinies.\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de gestion et de coordination des dites quatre antennes GPS, permettant de connaitre à chaque instant t la flexion 15 algébrique de la voilure, obtient la valeur de la flexion algébrique de la voilure FV en calculant la différence D qui existe entre la distance DFVT existant entre le segment de droite Al-A2 et le segment de droite A3-A4 à l'instant t et la distance DFVO existant entre le segment de droite A1-A2 et le segment de droite A3-A4 à l'instant initial tO pris comme référence (par exemple lorsque l'aéronef est au sol et à vide) telle que FV=D=DFVT-DFVO 20\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de mesure et de contrôle comprend en outre un moyen de calcul permettant, - en fonction de la position tridimensionnelle absolue précise des quatre antennes GPS Al, A2, A3, A4 par rapport à un référentiel fixe terrestre et des positions tridimensionnelles très 25 précises relatives à un référentiel aéronef des quatre antennes GPS Al, A2, A3, A4, - et en fonction des lois de rigidité de la voilure, des lois de portance en fonction de l'incidence, de la vitesse, de la densité de l'air et éventuellement - en fonction de la masse de carburant présente dans les ailes, - et/ou en fonction de l'accélération subie par l'aéronef, de la masse totale, 30 - et/ou en fonction éventuellement du centrage et de la pression statique au niveau de la mer au-dessus de l'endroit survolé, - et/ou de la température - et/ou de la pression différentielle cabine 3051900 19 de vérifier le bon fonctionnement des chaines aérodynamique AIRDATA en comparant à chaque instant au moins la vitesse anémométrique et/ou l'angle d'incidence anémométrique et/ou la vitesse verticale anémométrique, en calculant à partir de lois prédéfinies la flexion de voilure calculée FC et en la comparant avec la valeur FV obtenue à partir des coordonnées des antennes Al, A2, A3 et 5 A4, et en vérifiant que FV-FC est inférieure en valeur absolue à une valeur prédéfinie DELTAF telle que : DELTAF > ABS(FV-FC)\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne Al est située entre 1 et 10 5 mètres de la pointe avant de l'aéronef, l'antenne A2 est située sur le saumon de dérive, et les antennes A2 et A4 sont situées sur la partie supérieure des saumons d'ailes (ou des « winglets »).\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les coordonnées tridimensionnelles absolues et relatives des quatre antennes sont prélevées par exemple tous les 15 dixièmes de secondes et lissées par un moyen classique de moyenne glissante, afin de minimiser les bruits de mesure et/ou les oscillations structurales.\n<CLM>\1\tDispositif de mesure et de contrôle de paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une des antennes GPS A3 (ou A4) est remplacée par un moyen de mesure de la flexion voilure constitué par un ensemble de jauges de 20 contraintes placées sur la voilure, et où un moyen de calcul permet de calculer la position d'une extrémité de voilure à partir de la position des antennes Al, A2 et A4 (ou A3) et de la valeur de la flexion de voilure calculée à partir des jauges de contraintes.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement d'un dispositif de mesure et de contrôle des paramètres vitaux de pilotage d'un aéronef A, selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant les 25 étapes suivantes prises dans un ordre quelconque ou successivement les unes après les autres dans lesquelles - a) dans une position initiale PO correspondant à un temps tO, par exemple au sol, à l'arrêt juste avant le roulage, on mesure les positions des antennes GPS. Dans ce cas les pleins de carburant sont connus ainsi que la charge utile (passagers et fret). L'accélération au sol est 30 égale à un g. On peut ainsi vérifier le bon fonctionnement du dispositif dans la mesure où les positions des quatre antennes GPS sont connues avec précision. - b) en vol, les quatre antennes GPS Al, A2, A3 et A4 communiquent les données GPS au moyen de gestion MG et de coordination des dites quatre antennes GPS. - c) le moyen de gestion MG et de coordination des dites quatre antennes GPS calcule à 35 chaque instant 3051900 20 o avec une précision métrique, la position tridimensionnelle par rapport à un référentiel fixe terrestre, des quatre antennes Al, A2, A3, et A4, o avec une précision centimétrique la position relative des quatre antennes Al, A2, A3, et A4 les unes par rapport aux autres, 5 o avec une précision meilleure que le demi-degré, les angles d'assiette, d'inclinaison, et de cap, o avec une précision meilleure que le degré, l'angle de dérive, - d) un moyen de vérification MV du bon fonctionnement du système calcule et vérifie, à chaque instant, notamment les distances existant entre les antennes Al, A2, A3, et A4 et en 10 vérifiant notamment qu'elles sont comprises respectivement entre des valeurs maximales et minimales prédéterminées, et en calculant et en vérifiant en outre que les distances spatiales Al-A3 et Al-A4 sont sensiblement égales et en calculant et en vérifiant que les distances spatiales A2-A3, et A2-A4 sont sensiblement égales, - e) si les distances Al-A3 et A2-A3 et/ou les distances A2-A3 et A2-A4 ne sont pas égales 15 respectivement ou si, ne serait-ce qu'une distance calculée entre les antennes, ne serait pas comprises entres les valeurs prédéterminées, alors un message de non fonctionnement du système sera envoyé au pilote. - f) un moyen de calcul MCFV définit en outre, à chaque instant les valeurs de la flexion de la voilure FV avec une précision centimétrique, 20 - g) dans le cas où le moyen MV de vérification estimerait que la valeur de la flexion de voilure est excessive et/ou impossible alors, un message de non fonctionnement du système sera envoyé au pilote. - h) un moyen de contrôle de la chaine anémométrique AIRDATA vérifie que les valeurs de la vitesse anémométrique, de l'incidence et de la pression statique obtenues par la chaine 25 anémométrique AIRDATA sont cohérentes avec la valeur de la flexion voilure FV, en prenant en compte éventuellement la configuration (becs et volets), et/ou la masse carburant et/ou la charge utile donnée, et l'accélération, - i) dans le cas où le moyen de contrôle de la chaine anémométrique AIRDATA estime que les valeurs de la vitesse anémométrique, et/ou de l'incidence et/ou de la pression statique 30 obtenues par la chaine anémométrique AIRDATA sont incohérentes avec la valeur de la flexion voilure FV, alors un message d'erreur est envoyé au pilote. - J) un moyen de contrôle de la chaine gyroscopique CG vérifie que les valeurs de vitesse sol, d'assiette, et d'inclinaison obtenues par la chaine CG, sont proches, respectivement, des valeurs de vitesse sol, et/ou d'assiette et/ou d'inclinaison obtenues à partir des données 35 de coordonnées spatiales fournies par le moyen de gestion MG et de coordination des dites quatre antennes GPS Al, A2, A3 , A4. - k) dans le cas où le moyen de contrôle de la chaine gyroscopique CG estime que les valeurs de la vitesse sol, et/ou de l'assiette et/ou de l'inclinaison obtenues par la chaine CG 3051900 21 est/sont incohérente(s) avec la valeur de la flexion voilure FV, alors un message d'erreur est envoyé au pilote.