CA2934851A1 - Procede et systeme d'affichage de contraintes verticales d'un aeronef, produit programme d'ordinateur et aeronef associes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un système d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef, faisant partie d'un système de pilotage d'aéronef, mis en uvre par un dispositif électronique faisant partie du système de pilotage. Le procédé comprend les étapes suivantes : -acquisition d'au moins une contrainte verticale de l'aéronef, -calcul d'une valeur représentative de pente (63, 65) associée à ladite contrainte verticale, -affichage d'un symbole de représentation (64, 66) de la contrainte verticale à la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale sur une échelle de pente (E).

Description

Procédé et système d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef, produit programme d'ordinateur et aéronef associés La présente invention concerne un procédé d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef, faisant partie d'un système de pilotage d'aéronef. Elle concerne également un système de pilotage d'aéronef, un produit programme d'ordinateur et un aéronef associés.
L'invention se situe dans le domaine de l'avionique, et plus particulièrement dans le domaine de la gestion du pilotage d'un aéronef.
A l'heure actuelle, les aéronefs sont couramment équipés de systèmes de gestion du vol FMS (de l'anglais Flight Management System). Un FMS est apte à
recueillir des données des systèmes de bord et de systèmes de contrôle au sol avec lesquels l'aéronef est en communication, et à fournir des informations pour le pilotage de l'aéronef en fonction de diverses contraintes externes et des performances de l'aéronef. Un FMS est également apte à automatiser une partie de la conduite de l'aéronef et à
fournir des affichages, pour le dispositif d'affichage du système de pilotage de l'aéronef.
Par exemple, le FMS est apte à calculer un profil vertical de l'aéronef apte à

respecter un maximum de contraintes verticales pour une trajectoire latérale de référence, établie notamment en fonction d'un plan de vol de l'aéronef.
Cependant, il existe diverses situations dans lesquelles l'aéronef ne suit pas la trajectoire de référence initialement prévue, par exemple pour des raisons météorologiques ou pour respecter des contraintes d'espacement entre aéronefs, un changement de procédure ou de piste, une nécessité de retarder ou d'avancer l'arrivée prévue de l'aéronef.
Dans les cas où l'aéronef est contraint de s'écarter de la trajectoire latérale de référence initiale, le FMS ne fournit classiquement plus un guidage automatique et n'est plus apte à fournir des informations à l'équipage relatives aux contraintes verticales à
respecter, et en particulier des marges vis-à-vis des performances de l'aéronef.
De même, dans les cas où l'aéronef est contraint de s'écarter de la trajectoire verticale de référence initiale, par exemple si celle-ci descend et qu'il n'est pas autorisé à
descendre, l'équipage ne dispose pas d'informations concernant les marges vis-à-vis des performances de l'aéronef dont il dispose pour respecter les contraintes verticales à venir.
L'invention a pour objectif d'améliorer le système de pilotage en fournissant une représentation des contraintes verticales de l'aéronef, que la trajectoire de référence initiale soit suivie ou non.
A cet effet, l'invention propose un procédé d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef, faisant partie d'un système de

2 pilotage d'aéronef, mis en uvre par un dispositif électronique faisant partie du système de pilotage. Ce procédé comprend les étapes suivantes :
-acquisition d'au moins une contrainte verticale de l'aéronef, -calcul d'une valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale, -affichage d'un symbole de représentation de la contrainte verticale à la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale sur une échelle de pente Avantageusement, l'invention propose une représentation des contraintes verticales en pente en fonction des caractéristiques de performance de l'aéronef. Cette représentation permet à l'équipe de pilotage d'appréhender aisément la situation courante de l'aéronef par rapport aux contraintes verticales représentées, les marges par rapport au guidage courant et par rapport aux performances de l'aéronef.
L'invention trouve une application particulière pour la prise en compte des contraintes verticales de l'aéronef.
Le procédé selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, selon toutes combinaisons techniquement acceptables.
L'échelle de pente est un échelle de performance, le procédé comportant en outre l'affichage de ladite échelle de performance comportant une valeur de pente minimale et une valeur de pente maximale atteignables par l'aéronef, calculées en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef, le calcul de la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale étant également fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef.
Le procédé comporte un calcul d'une trajectoire de performance minimale et un calcul de trajectoire de performance maximale en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef, la valeur représentative de pente minimale étant égale à la valeur de pente de la tangente à la trajectoire de performance minimale par rapport à une ligne d'horizon artificiel de l'aéronef, la valeur représentative de pente maximale étant égale à la valeur de pente de la tangente à la trajectoire de performance maximale par rapport à une ligne d'horizon artificiel de l'aéronef Le procédé comporte en outre l'affichage d'un symbole indiquant la pente courante ou la vitesse verticale courante de l'aéronef, le symbole étant représenté vis-à-vis de l'échelle de pente.
Il comporte également l'affichage d'une consigne courante de guidage de l'aéronef, la consigne courante de guidage étant représentée vis-à-vis de l'échelle de pente.
Le procédé comporte l'acquisition de paramètres de vol de l'aéronef comprenant une vitesse verticale de l'aéronef, une vitesse sol de l'aéronef, une altitude courante de

3 l'aéronef, une pente courante de l'aéronef et une vitesse de l'air, une contrainte verticale étant définie par une altitude, et la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale étant obtenue comme une formule mathématique en fonction d'au moins deux paramètres parmi l'altitude de la contrainte verticale et lesdits paramètres de vol de l'aéronef.
L'étape de calcul d'une valeur représentative de pente associée à la contrainte verticale comporte une évaluation d'une valeur de pente d'une tangente à une distance prédéterminée de la position courante de l'aéronef d'une trajectoire limite, ladite trajectoire limite étant une trajectoire permettant de satisfaire la contrainte verticale selon un critère de satisfaction prédéterminé.
Lorsque ladite contrainte verticale est une contrainte d'altitude, le critère de satisfaction de la contrainte verticale est une différence d'altitude, en valeur absolue, inférieure à un seuil de distance verticale, ladite différence d'altitude étant la différence entre une valeur d'altitude de la contrainte au niveau d'un point de passage défini par des coordonnées au sol et une valeur d'altitude fournie par ladite trajectoire limite de l'aéronef au niveau dudit point de passage.
Le calcul d'une valeur représentative de pente prend en compte une distance horizontale à un point de passage associé à la contrainte.
La distance horizontale est calculée en fonction d'une trajectoire latérale suivie par l'aéronef ou en fonction d'une trajectoire de référence de l'aéronef.
La distance horizontale est la distance horizontale la plus courte à une zone où la contrainte s'applique.
Le procédé comporte un calcul d'une trajectoire de performance minimale et d'une trajectoire de performance maximale en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef, et le calcul d'une valeur représentative de pente comporte une étape de détermination permettant de déterminer si la contrainte verticale appartient à un domaine de vol atteignable défini par lesdites trajectoire de performance minimale et trajectoire de performance maximale.
Si la contrainte verticale appartient au domaine de vol atteignable, la valeur représentative de pente est une valeur de consigne de propagateur pour au moins un mode de guidage parmi un mode de contrôle de la vitesse verticale et un mode de contrôle de pente de l'aéronef, permettant à l'aéronef de respecter la contrainte verticale.
Si la contrainte verticale n'appartient pas au domaine de vol atteignable, la valeur représentative de pente est calculée en fonction d'une trajectoire limite extrapolée de l'aéronef.

4 Une contrainte verticale est choisie parmi une limite d'altitude, de pente ou de vitesse verticale minimale et une limite d'altitude, de pente ou de vitesse verticale maximale, et pour une contrainte verticale, le symbole de représentation est choisi de manière à être représentatif d'un type de contrainte verticale parmi une limite minimale et une limite maximale.
Selon une variante, le symbole de représentation a une forme représentative d'une source de contrainte verticale, et une taille ou une opacité
représentative d'une distance entre la position courante de l'aéronef et une zone où ladite contrainte verticale s'applique.
Le procédé comporte une étape de sélection des contraintes verticales à
afficher, ladite sélection prenant en compte au moins un paramètre parmi un paramètre de distance de l'aéronef à la contrainte verticale, un paramètre de priorité par rapport à une source de la contrainte verticale et un paramètre représentatif de la pente associée à la contrainte verticale.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef, faisant partie d'un système de pilotage d'aéronef, mis en oeuvre par un dispositif électronique faisant partie du système de pilotage. Ce système comprend :
-un module d'acquisition d'au moins une contrainte verticale de l'aéronef, -un module de calcul d'une valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale, -un module d'affichage d'un symbole de représentation de la contrainte verticale à
la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale sur une échelle de pente.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un ordinateur, mettent en uvre un procédé d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef tel que brièvement décrit ci-dessus.
Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un aéronef comprenant un système de pilotage comportant un dispositif d'affichage, caractérisé en ce que le système de pilotage met en oeuvre un système d'affichage de contraintes verticales tel que brièvement décrit ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

la figure 1 représente schématiquement une trajectoire d'aéronef et des exemples de contraintes verticales à respecter ;
la figure 2 est un synoptique des principaux modules d'un système de pilotage d'aéronef dans un mode de réalisation de l'invention ;

5 la figure 3 est un synoptique des principaux modules d'un système de gestion du vol selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 4 est un exemple de représentation de contraintes verticales selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 5 est un logigramme illustrant les principales étapes de la détermination d'une représentation en pente d'une contrainte verticale selon un mode de réalisation de l'invention ;
les figures 6 et 7 illustrent schématiquement des trajectoires d'aéronef et une représentation en pente associée ;
la figure 8 est un logigramme illustrant les principales étapes d'une sélection de contraintes verticales à afficher selon un mode de réalisation de l'invention.
La présente invention sera décrite ci-après dans son application à l'aide au guidage d'un aéronef par la représentation sur un affichage primaire de pilotage (type PFD de l'anglais Primary Flight Display ou HUD de l'anglais Head Up Display) des contraintes verticales applicables ou prochainement applicables à l'aéronef.
Une contrainte est dite applicable lorsqu'elle doit être respectée à l'instant courant.
Les contraintes applicables ou prochainement applicables sont celles qui sont sur ou proche de la trajectoire que va suivre l'aéronef. Seules ces contraintes sont affichées ;
autrement dit les contraintes ni applicables ni prochainement applicables au vu de la trajectoire actuellement suivie par l'aéronef ne sont pas affichées.
De manière générale, une contrainte verticale est définie par une fenêtre ou plage de valeurs d'altitude, de pente ou de vitesse verticale que l'aéronef doit respecter.
Optionnellement, des contraintes latérales sont également définies, en plus de contraintes verticales, définissant un volume ou corridor de vol de l'aéronef.
La figure 1 représente schématiquement un aéronef 2 et une trajectoire prévue 4, ainsi que la trace au sol 6 de la trajectoire prévue, en relation avec la projection au sol de l'aéronef 8.
Des contraintes verticales issues de diverses sources peuvent s'appliquer pour un aéronef donné, sur une portion de trajectoire donnée.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, une première contrainte CT1 définit un volume ou niveau de vol interdit à l'aéronef. Ce type de contrainte définit une plage d'altitude, = CA 02934851 2016-06-29

6 sans limites latérales, interdite à l'aéronef, par exemple pour prévenir tout risque de collision. Il s'agit de contraintes temporaires, imposées par des systèmes de contrôle au sol, par exemple un organisme de gestion du trafic aérien ATC (pour Air Traffic Control ). La contrainte CT1 définit une altitude à ne pas dépasser, donc une contrainte de limite d'altitude maximale, dite contrainte BELOVV (l'altitude de l'aéronef doit être inférieure ou égale à l'altitude maximale indiquée). Pour faciliter la compréhension, la contrainte CT1 est illustrée sur la figure 1 par un ensemble un ensemble de points Put représentés par des flèches qui pointent vers le sol.
Un deuxième exemple de contrainte est la deuxième contrainte CT2 qui définit un volume interdit par rapport au sol, par exemple à cause du relief ou de la présence d'équipements dont le survol est réglementé, qui est une contrainte permanente. Ce type de contrainte impose une altitude minimale en chaque point, il s'agit d'une contrainte de limite d'altitude minimale, dite contrainte ABOVE, pour laquelle l'altitude de l'aéronef doit être supérieure ou égale à l'altitude indiquée.
Un troisième exemple de contrainte est la troisième contrainte CT3, imposée via des indications de vol ou NOTAM pour Notice to Airmen , par exemple imposée pour des raisons météorologiques. Dans l'exemple de la figure 1, la contrainte CT3 impose des altitudes minimales, il s'agit donc d'une contrainte dite ABOVE. Pour faciliter la compréhension, la contrainte CT3 est illustrée sur la figure 1 par un ensemble un ensemble de points PC-r3, représentés par des flèches qui pointent à l'opposé
du sol et indiquent une altitude minimale.
En outre, des quatrièmes contraintes CT4, dites contraintes de procédure, associées au plan de vol de l'aéronef sont également représentées. Le plan de vol comporte un ensemble de points de passage au sol (waypoints) géo-référencés par leur coordonnées latitude et longitude dans un référentiel terrestre. A des points de passage donnés, une ou plusieurs contraintes verticales sont associées, qui peuvent être des contraintes d'altitude minimale dite ABOVE, d'altitude maximale dite BELOVV, d'altitude à
respecter dite AT ou de fenêtre d'altitude à respecter dite WINDOVV. Dans l'exemple de la figure 1, au point de passage Pl, la contrainte de procédure est une contrainte VVINDOVV, alors qu'au point de passage P2, la contrainte de procédure est une contrainte AT.
En résumé, lorsque la contrainte définit uniquement une limite d'altitude minimale (ABOVE), la plage de valeurs d'altitude autorisée correspond aux valeurs supérieures à la valeur minimale d'altitude donnée.
Lorsque la contrainte définit uniquement une limite d'altitude maximale (BELOW), la plage de valeurs d'altitude autorisée correspond aux valeurs inférieures à
la valeur maximale d'altitude donnée.

7 Lorsque la contrainte est AT, la plage de valeurs d'altitude autorisée est réduite à
un point, qui correspond à la valeur de la contrainte d'altitude indiquée.
Enfin, lorsque la contrainte est VVINDOVV, la plage de valeurs d'altitude autorisée correspond à l'ensemble des valeurs d'altitude comprises entre la valeur d'altitude minimale et la valeur d'altitude maximale définies par la contrainte.
Un cinquième exemple de contrainte, non représenté, est une contrainte verticale provenant d'un système de protection contre des menaces extérieures, telles que le trafic ou la météo. Par exemple, un système de détection et de prévention de collisions TCAS
détecte les risques de collisions avec d'autres aéronefs et les traduit en contraintes à
respecter, en particulier il peut s'agit d'une contrainte de vitesse verticale, par exemple imposant une vitesse verticale supérieure ou égale à 1500 pieds par minute.
Par exemple encore, un système de prévention de collisions avec le terrain TAWS émet une alerte qui peut être traduite en contrainte de pente, par exemple indiquant de prendre une pente supérieure ou égale à 3 .
Outre les contraintes illustrées à la figure 1, il existe des contraintes de volume, indiquant un volume ou corridor de vol prédéfini, par exemple par une trajectoire géo-référencée à laquelle on associe un écartement latéral et vertical maximum.
Par exemple, le volume imposé par une telle contrainte peut être défini par un tube à
section variable rectangulaire ou elliptique.
Egalement, il existe des contraintes de procédures nominales de l'aéronef, par exemple des contraintes définies par une pente minimum ou maximum à respecter au décollage, à l'atterrissage ou durant une transition de niveau de vol, ou encore dans une situation de panne, par exemple une contrainte BELOW suite à une dépressurisation.
Chaque contrainte verticale est représentée par un nombre limité de paramètres :
le sens de la contrainte : ABOVE ou BELOVV;
le type de contrainte : contrainte sur l'altitude, contrainte sur la pente, contrainte sur la vitesse verticale.
Une contrainte WINDOW ou AT sera décomposée en deux contraintes ABOVE et BELOVV.
Une contrainte verticale peut être exprimée en altitude, en vitesse verticale ou en pente.
Par la suite, la représentation en pente sur une échelle de performance des contraintes verticales est détaillée, mais cette représentation en pente peut être effectuée sur toute autre échelle, telle qu'une échelle de vitesse verticale conforme en pente ou une échelle d'assiette graduée en pente, ou encore indépendamment de toute échelle.

8 Une échelle de vitesse verticale conforme est une échelle indiquant des graduations de vitesses verticales conformes en pente, c'est-à-dire que la graduation correspondant à une vitesse verticale VZ est affichée à la pente associée FPA.
Les valeurs caractéristiques de vitesse verticale VZ, de vitesse longitudinale GSPD (de l'anglais ground speed ) et d'angle caractérisant la pente FPA
sont liées par l'équation suivante :
FPA ATAN( VZ
(1) GSPD, où GSPD représente une vitesse longitudinale selon une direction longitudinale X
perpendiculaire à la direction verticale Z, et ATANO la fonction arctangente.
Une échelle d'assiette graduée en pente est connue de l'homme du métier et sert à indiquer l'assiette de l'aéronef, en lisant la position du symbole maquette avion vis-à-vis de l'échelle graduée en pente. Préférentiellement l'affichage de la représentation de pente et de l'échelle de pente associée est effectué sur un écran de type PFD et/ou HUD.
La figure 2 illustre schématiquement un système de pilotage d'aéronef 10, selon un mode de réalisation.
Le système de pilotage 10 comprend un système de guidage de l'aéronef 12, apte à recevoir des données d'un ensemble de capteurs 14 et à envoyer des commandes aux systèmes 16 de contrôle de l'aéronef.
L'ensemble de capteurs 14 comprend, de manière connue, des capteurs de données de géolocalisation GPS, des capteurs d'altitude, de vitesse, d'accélération, etc fournissant des données utiles au pilotage de l'aéronef.
Les systèmes 16 de contrôle de l'aéronef comprennent notamment des gouvernes de profondeur et de direction, un système de contrôle moteur ou ECU pour Engine Control Unit, un système de contrôle de freinage aérodynamique, etc.
Le système de guidage de l'aéronef 12 permet, via son action sur l'ensemble des systèmes de contrôle de l'aéronef, de provoquer un changement d'attitude de l'aéronef.
Le système de guidage de l'aéronef 12 est, par exemple un dispositif de pilotage automatique, également noté AFCS (de l'anglais Auto-Flight Control System), également appelé pilote automatique et noté PA ou AP (de l'anglais Automatic Pilot).
Le système de pilotage 10 comprend également un système de communication 18 par liaison radio, appelé également DATALINK, avec des systèmes de contrôle de trafic aérien au sol de type ATC, aptes à fournir à l'aéronef des informations provenant du sol ou d'autres aéronefs en temps réel.
Par exemple, des informations spécifiques relatives à des conditions météorologiques, imposant de nouvelles contraintes verticales pouvant aboutir à un

9 changement de trajectoire de l'aéronef, sont transmises via le système de communication 18.
Le système de pilotage comprend également un système de gestion du vol 20, également appelé FMS, en liaison avec le système de guidage de l'aéronef 12 et avec des interfaces homme-machine 22, comprenant notamment un ou plusieurs dispositifs d'affichage 24 permettant d'afficher diverses informations utiles à l'équipe de pilotage, et en particulier les contraintes verticales applicables et prochainement applicables issues du système de gestion du vol 20 selon un mode de réalisation de l'invention.
En variante ou complément, les contraintes verticales sont reçues de systèmes de surveillance 21 de type SWS, TCAS ou TAWS (protection contre respectivement le décrochage, le trafic et le terrain) ou encore via la communication 18 par liaison radio DATALI N K.
En outre, d'autres interfaces homme-machine 26 comprennent des claviers, des boutons et plus généralement un ou plusieurs moyens permettant à un pilote d'interagir pour modifier les affichages ou pour sélectionner ou modifier des consignes de guidage de l'aéronef.
Les dispositifs d'affichage 24 comprennent, d'une part, un ou plusieurs écrans d'affichage situés par exemple sur un tableau de bord d'un aéronef, également appelés affichages primaires , et d'autre part, un ou plusieurs écrans d'affichages de type HUD
ou viseur tête haute, permettant d'afficher des données superposées au champ de visualisation d'un pilote, de préférence au niveau de la vitre du cockpit. Par exemple, un affichage de type HUD est effectué sur un écran d'affichage transparent, positionné entre la position du pilote et la vitre du cockpit, dans la direction de visualisation du pilote.
En variante, l'affichage de type HUD est effectué sur un écran situé devant un oeil ou les deux yeux du pilote et fixé via l'intermédiaire d'un casque ou de lunette à la tête du pilote. Avantageusement, le dispositif d'affichage de type HUD fournit une représentation synthétique du terrain de type SVS, de l'anglais Synthetic Vision System.
Toute variante de mise en oeuvre d'un écran d'affichage de type HUD à la portée d'un homme du métier est envisageable.
Le système de gestion du vol 20 est implémenté, de préférence, par un ordinateur comprenant un ou plusieurs processeurs, aptes à exécuter des calculs et des instructions de code de programme d'ordinateurs lorsqu'ils sont mis sous tension.
L'ensemble de capteurs 14 est adapté pour mesurer des vitesses et des accélérations de l'aéronef, notamment une vitesse verticale VZ selon une direction verticale Z, c'est-à-dire une direction normale à la surface terrestre.

Plusieurs modes de guidage de l'aéronef sont envisagés, comprenant un premier mode de contrôle de la vitesse verticale, connu sous le nom de mode VS (pour vertical speed ), un deuxième mode de contrôle de la pente de l'aéronef, connu sous le nom de mode FPA (pour flight path angle ), un troisième mode de montée à réglage moteur 5 fixé, connu sous le nom de mode CLB (de l'anglais CLIMB) et un quatrième mode de descente à réglage moteur fixé, connu sous le nom de mode DES (de l'anglais DESCENT). Le réglage du moteur est par exemple son régime, son couple, ou son débit de carburant. Le troisième et quatrième mode sont aussi appelés modes de performances car ils permettent d'exploiter pleinement la performance de l'aéronef. Le mode CLB est

10 généralement associé à la pleine poussée et le mode DES à la poussée minimale.
La figure 3 illustre schématiquement les principaux modules fonctionnels mis en oeuvre par un dispositif apte à mettre en oeuvre l'invention, en particulier un système 20 de gestion du vol dans l'exemple illustré.
En variante, ces modules fonctionnels sont implémentés dans le système de guidage de l'aéronef 12, dans les interfaces homme-machine 22 ou encore dans un autre dispositif électronique autonome comportant des moyens de calcul.
Le système 20 comprend une mémoire 30 apte à stocker des instructions de code de programme logiciel et des bases de données d'informations comprenant des valeurs de paramètres de vol.
Le système 20 comprend également un module 32 d'acquisition d'une ou plusieurs contraintes verticales, notamment des contraintes verticales telles que définies ci-dessus, et un module 34 de sélection de contraintes à afficher.
Le module 34 est mis en oeuvre optionnellement. Selon un mode de réalisation, toutes les contraintes verticales sont affichées.
En outre, le système 20 comprend un module 36 de représentation des contraintes verticales acquises par des paramètres associés.
Par exemple, une contrainte verticale VVINDOVV est représentée par deux contraintes verticales, une contrainte ABOVE et une contrainte BELOVV.
Un module 36 est apte à calculer une valeur de représentation en pente de chaque contrainte verticale, de préférence en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef comme expliqué en détail ci-après.
Ainsi, quelle que soit l'expression initiale d'une contrainte verticale, en pente, en vitesse verticale ou en altitude, une représentation par une valeur de pente est obtenue.
Le calcul d'une valeur de représentation en pente prend également en compte, dans certains cas, le mode de guidage de l'aéronef. Une valeur représentative de pente

11 est associée à une contrainte verticale, la valeur représentative de pente indiquant une pente à effectuer par l'aéronef pour satisfaire la contrainte verticale.
Par exemple, une valeur représentative de pente est une valeur angulaire ou un pourcentage de dénivelé.
Dans la suite de la description, dans un souci de simplification, le terme valeur de pente sera également utilisé pour désigner la valeur représentative de pente définie ci-dessus.
Il est à noter que dans le cas général il existe plusieurs possibilités de pente à
effectuer pour respecter la contrainte donnée. Dans le cas d'une contrainte ABOVE (resp.
BELOVV), on calcule de préférence une pente qui permet de passer à la valeur limite, et donc par conséquent de satisfaire la contrainte. Cependant, toutes les pentes plus fortes (resp. plus basses) permettent aussi de satisfaire la contrainte.
Dans un mode de réalisation, dans le cas où la contrainte verticale est une contrainte d'altitude, le module 36 comporte un sous-module 40 apte à réaliser un calcul de valeurs de pente minimale et maximale fonction de performances de l'aéronef et à
définir un domaine de vol atteignable et un module 42 de calcul de valeur de pente associée à une trajectoire limite de l'aéronef permettant de réaliser une contrainte verticale, comme expliqué plus en détail ci-après.
Un module 38 détermine la représentation de chaque contrainte verticale et, optionnellement, d'une consigne de guidage de l'aéronef en fonction d'un mode de guidage, selon une échelle de performance, définie par des valeurs minimale et maximale de pente atteignables par l'aéronef en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef.
Le système 20 comporte en outre un module d'affichage 44 apte à réaliser l'affichage sur un des écrans d'affichage 24 des informations déterminées par le module 38, notamment un ou plusieurs symboles de représentation des contraintes verticales en pente, et, optionnellement, l'échelle de performance, et une consigne courante de guidage de l'aéronef, indiquant la consigne de pente ou de vitesse verticale courante de l'aéronef dans le mode de guidage courant, ainsi que la valeur de pente ou de vitesse verticale courante de l'aéronef.
Avantageusement, le pilote peut appréhender aisément, par observation de cet affichage, la situation courante de l'aéronef par rapport à une ou plusieurs contraintes verticales, les marges par rapport au guidage courant et les marges par rapport aux performances de l'aéronef.
La figure 4 illustre une représentation schématique 50 de deux contraintes verticales dans une vue de profil, et une représentation schématique 52 des mêmes

12 contraintes conformément à l'invention, sur une échelle de pente, représentative de valeurs de pente associées aux contraintes.
La représentation schématique 50 illustre dans un référentiel la direction verticale Z et une abscisse curviligne S(x,y) le long de la trajectoire latérale de l'aéronef, une première contrainte verticale au niveau du point géo-référencé P1, qui est une contrainte ABOVE, indiquant que l'aéronef doit passer au-dessus d'une altitude Z1 au point P1. La première contrainte verticale est représentée par un symbole 54 en forme de triangle pointant vers le haut.
Une deuxième contrainte verticale indique que l'aéronef doit passer en dessous d'une altitude Z2 au point géo-référencé P2, il s'agit d'une contrainte BELOW, représentée par un symbole 56 en forme de triangle pointant vers le bas.
La représentation schématique 52 selon l'invention comporte également des informations relatives aux mêmes contraintes au niveau des points géo-référencés P1, P2, représentées en pente.
Les contraintes sont représentées sur une échelle de performance E en pente, définie par des valeurs de pente extrêmes 60, 62, correspondant respectivement à une valeur de pente minimale correspondant à une performance minimale de l'aéronef et à
une valeur maximale correspondant à une performance maximale de l'aéronef.
Par exemple, la valeur de pente 62 est associée à une poussée maximale des moteurs de l'aéronef, et la valeur de pente 60 est associée à une poussée minimale des moteurs de l'aéronef.
En variante, les valeurs de pente extrêmes correspondent aux réglages des moteurs associées aux modes de guidages de performance.
Par exemple le réglage moteur associé au mode de guidage dit CLB est utilisé
pour définir la valeur de pente maximale 62. Par exemple le réglage moteur associé au mode dit DES est utilisé pour définir la valeur de pente minimale 60. Cette variante permet de prendre en compte les régimes minimum et maximum adaptés et calculés en fonction des conditions de vol, par exemple prenant en compte la nécessité de dégivrage.
En variante encore, les valeurs de pentes extrêmes peuvent être associés, en plus des réglages moteurs définies ci-dessus, à des états déployés ou non de surfaces aérodynamiques tels que des aérofreins, surfaces déportantes ou trains d'atterrissages.
Par exemple, la pente de performance minimale 60 peut être calculée en considérant un régime minimum ainsi qu'un état déployé des aérofreins.
Toute autre variante connue de calcul automatique en fonction des capacités de l'aéronef et des conditions de vol, à l'aide des instruments de navigation et des capteurs, permettant de déterminer une valeur de pente maximale associée à une performance =

13 maximale de l'aéronef et une valeur de pente minimale associée à une performance minimale de l'aéronef peut être utilisée.
La première contrainte relative au point P1 et la deuxième contrainte relative au point P2 sont représentées à des valeurs de pente 63, 65 sur l'échelle E, calculées par le module de détermination de valeur de pente 36, et sont représentées par des symboles triangulaires respectifs 64, 66.
De préférence, chaque symbole 64, 66 indique le sens de la contrainte verticale par le sens dans lequel pointe le triangle.
Une ligne d'horizon artificiel 68 est également représentée par rapport à
l'échelle de performance E, correspondant à une pente nulle et connue de l'homme du métier.
La pente nulle associée à l'horizon artificiel peut être utilisée comme origine de l'échelle de performance E.
Dans l'exemple de la figure 4, les deux contraintes représentées se situent au-dessus de la ligne d'horizon artificiel 68, indiquant que les deux contraintes sont au-dessus de l'aéronef.
Une consigne courante de guidage 70 de l'aéronef relative au mode de guidage courant est affichée, ainsi que la valeur de pente courante de l'aéronef 72.
En variante ou en complément, la vitesse verticale courante de l'aéronef est affichée à une valeur de pente correspondante.
Par exemple, la consigne courante de guidage 70 correspond à une consigne de mode VS et est représentative d'un vecteur vitesse de consigne de l'aéronef.
Lorsque le symbole associé à la contrainte est en-dessous de la représentation de la consigne courante de guidage 70, cela signifie que le maintien de la consigne courante de guidage permet à l'aéronef de passer au-dessus de la contrainte. Dans l'exemple de la figure 4, la première contrainte verticale, représentée par le symbole 64, sera respectée avec la consigne courante de guidage 70.
Lorsque le symbole associé à la contrainte est au-dessus de la représentation de la consigne courante de guidage 70, cela signifie que le maintien de la consigne courante de guidage permet à l'aéronef de passer en-dessous de la contrainte. Dans l'exemple de la figure 4, la seconde contrainte verticale, représentée par le symbole 66, sera respectée avec la consigne courante de guidage 70.
La représentation 52 permet avantageusement de visualiser les marges en performance de l'aéronef. Par exemple, les marges pour respecter une contrainte ABOVE
ou BELOW à venir par rapport aux performances extrêmes 62, 60 de l'aéronef sont simplement représentées par l'écart, sur l'échelle de performance E, entre les valeurs de pente associées aux contraintes et les valeurs extrêmes.

14 Si l'une des contraintes ABOVE (resp. BELOVV) à venir est alignée sur l'échelle de performance E avec la valeur extrême 62 (resp. 60) alors aucune marge par rapport aux performances de l'aéronef n'existe pour tenir cette contrainte.
Si l'une des contraintes ABOVE (resp. BELOVV) dépasse la valeur extrême 62 (resp. 60) la contrainte donnée ne peut pas être satisfaite compte tenu des performances courantes de l'aéronef. Dans un tel cas, une alerte à l'intention des pilotes peut être levée, la contrainte étant prédite manquée ou MISSED en anglais. Selon un mode de réalisation, une alerte visuelle est affichée sur un des affichages 24, accompagnée optionnellement d'un autre type d'alerte, par exemple une alerte sonore. Par exemple, l'alerte visuelle peut être effectuée par une animation du symbole représentant la contrainte, cette animation pouvant être un clignotement, un grossissement, une vibration, un changement de couleur, etc.
D'autre part, l'écart entre la valeur de pente courante de l'aéronef 72 et la valeur de pente associée à une contrainte indique la marge par rapport à la pente courante de l'aéronef. De même, l'écart entre la valeur de pente de la consigne courante de guidage 70 et la valeur de pente associée à une contrainte indique la marge par rapport à la consigne courante de guidage. Cet affichage permet, d'une manière plus générale, d'ajuster une consigne de guidage ou la pente courante de l'aéronef pour satisfaire une ou plusieurs contraintes.
Par exemple, dans l'affichage 52, la consigne courante de guidage 70 doit se situer entre les valeurs de pente 63 et 65 pour respecter les contraintes associées aux points P1 et P2.
Il est à noter que pour satisfaire une consigne AT ayant une valeur de pente associée, la consigne de guidage doit être alignée avec cette valeur de pente.
Il est entendu que la représentation 52 des contraintes verticales évolue dynamiquement au fur et à mesure de l'approche de l'aéronef par rapport aux points P1 et P2.
Outre ces informations, selon une variante, des informations supplémentaires sont indiquées graphiquement grâce aux symboles associés aux contraintes.
Par exemple, la source de chaque contrainte verticale peut être indiquée par une symbolique associée.
Dans un mode de réalisation non limitatif :
- un symbole en forme de triangle, tel que les symboles 64, 66 de la figure 4, représente une contrainte associée au plan de vol ;
- un symbole de type flèche représente une contrainte verticale associée au relief ;

- un symbole de type losange représente une contrainte verticale associée à un trafic ;
- un symbole sous forme de nuage représente une contrainte verticale due aux conditions météorologiques.
5 De manière générale, tout choix de symbole ou couleur permettant d'apporter une information supplémentaire relative à la source de chaque contrainte est envisagé.
En complément, il est également prévu d'indiquer la proximité spatiale ou temporelle d'une contrainte via une information visuelle, par exemple la taille du symbole représentant la contrainte ou un niveau d'opacité appliqué au symbole.
10 Ainsi, l'affichage évolue dynamiquement et est dépendant d'un paramètre représentatif de la distance entre l'aéronef et à la contrainte, qu'il s'agisse de la distance ou du temps nécessaire pour arriver au-dessus des points P1, P2, ces point étant géoréférencés au sol.
Avantageusement, cela permet de visualiser l'ordre relatif des contraintes,

15 permettant au pilote de déterminer l'ordre dans lequel les contraintes sont à satisfaire.
La figure 5 illustre sous forme de logigramme les principales étapes d'un procédé
de calcul d'une valeur de représentation en pente de chaque contrainte verticale exprimée en altitude selon un mode de réalisation de l'invention.
Le procédé est appliqué pour une contrainte verticale à venir, régissant le passage de l'aéronef dans une zone définie à partir d'un point P, géo-référencé, qui se situe au-devant de l'aéronef.
Le procédé utilise des informations ou caractéristiques de performance de l'aéronef, issues de l'ensemble des capteurs 14 et de données théoriques de fonctionnement préalablement mémorisées (par exemple des tables de performance) et des informations définissant la contrainte verticale.
Le procédé comprend une étape 80 d'acquisition d'une contrainte verticale C et de détermination des valeurs des paramètres à utiliser, comprenant la détermination d'une distance horizontale relativement à la contrainte verticale C.
De manière générale, on acquiert également des paramètres de vol de l'aéronef comprenant une vitesse verticale de l'aéronef, une vitesse sol de l'aéronef, une altitude courante de l'aéronef, une pente courante de l'aéronef et une vitesse de l'air.
La distance horizontale Dc est de préférence la distance jusqu'à une zone où
la contrainte C s'applique suivant la trajectoire latérale suivie par l'aéronef.
En variante, la distance horizontale Dc est la plus courte distance entre l'aéronef et la zone où la contrainte s'applique.

16 Selon une autre variante, la distance horizontale Dc est la distance jusqu'à
la zone où la contrainte C s'applique suivant une autre trajectoire latérale, par exemple la trajectoire latérale de référence définie par le plan de vol.
De plus, le profil de vitesse de l'aéronef à utiliser est déterminé à l'étape 80.
De préférence, le profil de vitesse est un profil de vitesse constante et égale à la vitesse de consigne courante de l'aéronef.
Selon une variante, le profil de vitesse est un profil de vitesse constante et égale à
la vitesse courante mesurée de l'aéronef.
Selon une autre variante, le profil de vitesse est un autre profil de vitesse, par exemple le profil de vitesse associé à la trajectoire de référence définie par le plan de vol.
L'étape 80 de détermination des valeurs des paramètres est suivie d'une étape de calcul des trajectoires de performance maximale et minimale correspondant respectivement à une performance maximale de l'aéronef pour un état de l'aéronef donné
(vitesse, configuration, etc.) et à une performance minimale de l'aéronef pour un état de l'aéronef donné en fonction des données fournies par l'ensembles de capteurs et des instruments de bord, et de modèles théoriques ou tables de performances de l'aéronef préalablement enregistrées.
Ce calcul de trajectoires de performance minimale et maximale est de préférence effectué par des propagateurs qui simulent, à partir d'une valeur de consigne de propagateur fournie en entrée, l'utilisation des modes de guidages verticaux de l'aéronef, et en particulier les modes VS, FPA, CLB et DES, selon des méthodes connues et ne sera pas décrit plus en détail ici.
La valeur représentative de pente maximale MAX, correspondant à la valeur de pente 62 de la figure 4, associée à l'échelle de performance E, est sélectionnée comme la valeur de pente de la tangente à la trajectoire maximale à la position courante de l'aéronef ou à une distance prédéterminée de la position courante de l'aéronef.
La valeur représentative de pente minimale MIN, correspondant à la valeur de pente 60 de la figure 4, associée à l'échelle de performance E, est sélectionnée comme la valeur de pente de la tangente à la trajectoire minimale à la position courante de l'aéronef ou à une distance prédéterminée de la position courante de l'aéronef.
Les figures 6 et 7 illustrent schématiquement des exemples de trajectoire de performance minimale 90 et trajectoire de performance maximale 92, de tangentes respectives 94 et 96.
Les valeurs représentatives de pente respectives MAX et MIN correspondent aux pentes des tangentes 94, 96 par rapport à la ligne d'horizon artificiel 98.
Ces valeurs caractéristiques de pente sont de préférence des valeurs angulaires.

= CA 02934851 2016-06-29

17 De retour à la figure 5, l'étape 82 de calcul des trajectoires minimale et maximale et des valeurs de pente extrêmes correspondantes est suivie d'une pluralité
d'étapes de détermination de valeur représentative de pente d'une trajectoire limite associée à la contrainte verticale considérée.
L'étape 84 de détermination du domaine de la contrainte verticale C consiste à
déterminer si la contrainte verticale C appartient au domaine de vol atteignable qui est le domaine délimité par les trajectoires limite maximale et minimale préalablement calculées.
Par exemple, sur la figure 6, les deux contraintes Cl et 02 sont toutes deux dans le domaine de vol atteignable.
Dans l'exemple de la figure 7, la contrainte C2 est hors du domaine de vol atteignable, l'altitude de la contrainte Z_C2 étant supérieure à l'altitude maximale atteignable dans la zone d'application de la contrainte.
Une pente associée à une trajectoire associée à la contrainte, dite trajectoire limite associée à la contrainte, sera calculée aux étapes 86 et 88 décrites en détail ci-après.
On appelle trajectoire limite associée à une contrainte verticale C une trajectoire partant de l'aéronef et réalisant exactement la contrainte, donc passant par un point d'altitude Z_C au-dessus du point de passage géo-référencé P.
On distingue trois types de trajectoires limite, selon les cas de figure :
trajectoire limite directe, compatible avec les performances de l'aéronef, calculée en fixant un paramètre de vol constant parmi la vitesse verticale et la pente. La trajectoire limite directe est une prédiction de la trajectoire qui serait volée en utilisant le mode de guidage correspondant (VS ou FPA) du système de guidage de l'aéronef ;
trajectoire limite saturée, compatible avec les performances de l'aéronef, constitué de deux portions chacune ayant un paramètre de vol constant parmi la vitesse verticale, la pente, et le réglage moteur. Typiquement, la première portion aura pour paramètre constant la vitesse verticale ou la pente et la seconde aura pour paramètre constant un réglage moteur. La trajectoire limite saturée est une prédiction de la trajectoire qui serait volée en utilisant les modes de guidages correspondant (VS, FPA, CLB
ou DES) du système de guidage de l'aéronef.
trajectoire limite extrapolée, calculée lorsqu'il n'existe pas de trajectoire limite directe ou de trajectoire limite saturée compatible avec les performances de l'aéronef.

18 Sur la figure 6 on illustre une trajectoire limite directe 102 associée à la contrainte Cl, et une trajectoire limite saturée 104 associée à la contrainte 02, ayant une première portion 106 et une deuxième portion 108, jointes en un point 109.
Sur la figure 7, une trajectoire limite extrapolée 110, permettant de réaliser la contrainte C2 mais en dehors du domaine de vol atteignable est illustrée.
De retour à la figure 5, lorsque la contrainte verticale considérée appartient au domaine de vol atteignable, l'étape 84 est suivie d'une étape 86 de détermination d'une valeur de pente d'une trajectoire limite associée à la contrainte verticale qui est une trajectoire limite directe ou une trajectoire limite saturée.
Plusieurs modes de réalisation de l'étape 86 sont envisagés.
Selon un premier mode de réalisation, une approximation de la pente d'une trajectoire limite directe est donnée par le calcul suivant :
FPA C ATAN7 Z _____________ ¨C¨Z
(2) Dc Où FPA _C est la valeur angulaire représentative de pente calculée, ATAN() est la fonction arctangente, Z_C est l'altitude associée à la contrainte C, Z _A
est l'altitude courante de l'aéronef et De est la distance horizontale définie à la l'étape 80.
Il est à noter que FPA _C est la pente de la droite passant par les points Z_C
et Z _A. Or un aéronef n'a en général pas une trajectoire rectiligne, mais une trajectoire parabolique.
Selon une alternative, un algorithme itératif de recherche d'une valeur représentative de pente par dichotomie, comprenant les étapes 86a à 86f, est mis en oeuvre.
Lors d'une première étape 86a, un intervalle de recherche [a,b], a et b étant des valeurs de pente, est initialisé comme suit.
Si l'altitude de la contrainte est au-dessus de l'altitude de l'aéronef, [a,b]=[0,MAX];
Si l'altitude de la contrainte est en-dessous de l'altitude de l'aéronef, [a, b] = [MIN ,0] ;
Un paramètre N représentatif du nombre d'itérations effectuées est initialisé
à 0.
A l'étape suivante 86b, une valeur représentative de pente FPA_C est calculée par:
+b FPA Ca = (3) Le paramètre N est augmenté de 1.

19 Ensuite, à l'étape 86c, le paramètre N est comparé à un seuil CRIT_1 définissant un nombre maximal d'itérations à effectuer.
De préférence, CRIT_1 est calculé lors de la première itération par la formule :
((b 1 CRIT 1= CEILIn ¨PRS) (4) 1n(2) Où CEIL[X] fournit l'arrondi à l'entier supérieur d'une valeur réelle X, ln() est la fonction logarithme népérien, et PRS est la précision de pente souhaitée, de préférence comprise entre 0,01 et 0,2 . Alternativement, une valeur fixe, par exemple CRIT_1 = 10, est utilisée.
Si N est supérieur à CRIT_1, on arrête les itérations et la valeur représentative de pente associée à la contrainte C est la valeur FPA _C C.
A l'étape suivante 86d, la valeur de pente FPA _C est utilisée comme valeur de consigne fournie en entrée d'un propagateur, apte à calculer une trajectoire limite directe ou une trajectoire limite saturée TL( FPA _C) à partir de la valeur de pente initiale FPA _C .
Il est à noter que lorsque le propagateur débute en simulant une tenue de pente, c'est-à-dire en mode FPA, la valeur de pente FPA _C est utilisée comme valeur de consigne.
Lorsque le propagateur débute en simulant une tenue de vitesse verticale, c'est-à-dire en mode VS, la valeur de consigne fournie en entrée d'un propagateur est:
VZ C = tan(FPA C) * GSPD M (5) Où tan() est la fonction tangente, GSPD _M est la valeur de vitesse sol moyenne de l'aéronef sur la distance Dc , par exemple calculée de façon exacte ou comme somme pondérée de la vitesse sol courante de l'aéronef et de la vitesse estimée à
l'altitude de la contrainte.
Notons que le propagateur bascule automatiquement du mode VS ou FPA au mode de performance CLB (lorsque la contrainte est au-dessus de l'horizon) ou DES
(lorsque la contrainte est au-dessous de l'horizon) lorsqu'il arrive en limite de performances aéronef, c'est-à-dire lorsque le mode VS ou FPA n'est plus compatible des performances aéronef.
Avantageusement encore, le choix du mode initial VS ou FPA pour le propagateur est effectué en fonction du mode vertical engagé, à savoir VS si le mode VS
est engagé
et FPA si le mode FPA est engagé. Lorsqu'aucun des modes VS ou FPA n'est engagé, l'algorithme choisit le mode initial en fonction du contexte, par exemple le mode VS en phase de montée, croisière et descente initiale et le mode FPA en phase d'approche.
Alternativement, le choix du mode initial VS ou FPA pour le propagateur est toujours effectué en fonction du contexte, par exemple le mode VS en phase de montée, 5 croisière et descente initiale et le mode FPA en phase d'approche.
On obtient alors une valeur d'altitude Z_ Ap atteinte par le propagateur au niveau du point géo-référencé P de la zone dans laquelle la contrainte s'applique.
On désigne par AZ la différence d'altitude entre l'altitude atteinte par le propagateur suivant la trajectoire TL( V _ c) et l'altitude associée à la contrainte Z_C :
10 A7 Z Ap ¨Z_C (6) A l'étape de comparaison 86e, la valeur absolue de AZ est comparée à un seuil prédéterminé CRIT_2, qui prend de préférence une valeur calculée en fonction d'une précision de pente souhaitée PRS, par exemple comprise entre 0,010 et 0,2 Par exemple, 15 CRIT 2 = 0,5* tan(PRS)* Dc (7) Alternativement, une valeur fixe, par exemple CRIT_2 = 1 mètre, est utilisée.
Si AZ < CRIT _ 2, on arrête les itérations.
La valeur de pente associée à la contrainte C est la valeur FPA_C.
Sinon, l'étape 86e est suivie d'une étape 86f de mise à jour de l'intervalle de

20 recherche :
-si AZ> 0, [a, b] [a, FPA _C] (8) -si AZ <0 , [a,b](---- [FP A _C,b] (9) L'algorithme retourne à l'étape 86b précédemment décrite, et les étapes 86b à
86f sont itérées sauf si le nombre d'itérations N effectuées est supérieur à
CRIT_1.
Lorsque la contrainte verticale considérée n'appartient pas au domaine de vol atteignable, l'étape 84 est suivie d'une étape 88 de détermination d'une valeur de pente fonction d'une trajectoire limite extrapolée associée à la contrainte verticale.
Par exemple, une petite variation de vitesse dv est introduite, comme illustré
sur la figure 7, qui peut être positive ou négative.
Sur la figure 7, on a illustré AZ la différence d'altitude entre l'altitude associée à la contrainte 02 et le point correspondant de la trajectoire de performance maximale 92, à la vitesse de référence, le point correspondant étant à la verticale de la contrainte.
Lorsque la vitesse de référence est réduite, c'est-à-dire dv négatif, la trajectoire de performance maximale ou de meilleure montée obtenue, notée 112, s'élève au-dessus de

21 la trajectoire de performance maximale 92 à la vitesse de référence. La pente de la tangente à la trajectoire 112 est augmentée et devient MAX'.
On note 8y le gain de pente obtenu avec la variation dv de la vitesse :
= MAXt¨MAX (10) ôz est le gain d'altitude correspondant obtenu, comme illustré à la figure 7.
Pour obtenir une meilleure montée, on choisit une variation de vitesse dv négative, car une diminution de vitesse permet une meilleure montée.
Par exemple, la variation de vitesse est de -5 noeuds.
Selon un premier mode de réalisation, à dv fixé, on calcule ôy et ôz, puis la valeur de pente associée à la contrainte :
r \
Si AZ > 0 , FPA C = MAX + ______________ *A7 (11) & ) Dans ce cas, la valeur de pente associée à la contrainte est supérieure à MAX.
Si AZ <0 , FPA C = MIN + *A7 (12) & ) Dans ce cas, la valeur de pente associée à la contrainte est inférieure à MIN.
D'autres modes de réalisation alternatifs de l'étape 88 sont envisagés.
Selon une première variante, la variation dv qui permet de passer par la contrainte est calculée, et la pente de représentation de la contrainte est alors la pente de la tangente à la trajectoire de performance correspondant à la vitesse de référence augmentée de dv. Notons que lorsque la contrainte est au-dessus de la trajectoire de meilleure montée, dv est négatif.
Le calcul de la variation dv peut être effectué par dichotomie ou toute autre méthode de l'état de l'art.
Selon une deuxième variante, on utilise une forme théorique des trajectoires de performance. Cette deuxième variante de réalisation est illustrée ci-après avec une trajectoire théorique de performance en montée, mais d'autres trajectoires théoriques de performance peuvent être utilisées. De plus, il est envisageable d'utiliser des trajectoires différentes pour la montée ou la descente. Par exemple, une formule théorique donnant l'altitude Z en fonction de la distance horizontale x est:
Z(x)= S * A*( 1 ¨exp( (x ¨ x0) (13) B )) avec:
= Z(x) l'altitude à l'abscisse curviligne x = S le facteur d'échelle, égal à 1 pour avoir la performance théorique vraie

22 = A et B: coefficients de la courbe théorique pouvant être fonction de la vitesse, température, masse, vents, configuration aéronef, etc.
= xo la condition initiale En imposant la condition initiale Z(0) = Zi avec Zi l'altitude courante, on obtient :
= Z
xo = B * ln 1 , (14) = S * A ) On en déduit :
Z(x) S * A *( 1 ¨expr¨e*(1 Z
(15) B) S*261)) La pente initiale est alors obtenue par dérivation:
S( * A ¨ Z
dZ (0) = (16) dx B
Enfin, pour calculer le facteur d'échelle S permettant de passer par une contrainte d'altitude Zc et à une distance horizontale Dc, il suffit d'écrire Z(Dc) = Z, pour obtenir :
=I (z __________________ exp(-- Dc 1 d S * (17) A 1¨ exp(¨Dc /B) En remplaçant dans l'expression (16) de la pente initiale, on obtient :
dZ (Z ¨ Z ,) (18) dx(o) = B * (1 ¨ exp(¨Dc / B)) D'où l'expression finale donnant la pente FP A _C en fonction des différents paramètres décrits ci-dessus :
¨ ,) FPA C ATAN (ZZ (19) * (1¨ exp(¨Dc / B)) ) Avec:
= FPA_C la pente pour l'affichage de la contrainte = Zc l'altitude la contrainte = Zi l'altitude courante = Dc une distance horizontale à la contrainte = B un coefficient de la courbe, pouvant être fonction de la vitesse, température, masse, vents, configuration aéronef, etc.

23 La distance horizontale Dc est de préférence la distance jusqu'à une zone où
la contrainte C s'applique suivant la trajectoire latérale suivie par l'aéronef.
En variante, la distance horizontale Dc est la plus courte distance entre l'aéronef et la zone où la contrainte s'applique. Selon une autre variante, la distance horizontale Dc est la distance jusqu'à la zone où la contrainte C s'applique suivant une autre trajectoire latérale, par exemple la trajectoire latérale de référence définie par le plan de vol.
Les étapes 80 à 88 sont répétées pour chaque contrainte verticale exprimée en altitude à une fréquence de calcul donnée, choisie en fonction de contraintes calculatoires et d'objectifs de fluidité de l'affichage, par exemple 10Hz.
Les étapes 80 à 88 ont été décrites pour les contraintes verticales exprimées en altitude.
La suite du procédé s'applique également pour les contraintes verticales exprimées en pente et vitesse verticale.
Ainsi, lorsque la contrainte verticale est exprimée en pente, la valeur de pente à
laquelle est affiché le symbole de représentation de la contrainte est cette valeur de pente.
Lorsque la contrainte verticale est exprimée en vitesse verticale, la pente FPA_C
du symbole représentatif est obtenue à partir de la dite vitesse verticale VZ_C et de la vitesse sol GSPD :
FPA C ATAN7 vz (20) GSPD
En option, une étape 89 de lissage des valeurs de pente à afficher est mise en oeuvre.
Si la fréquence de calcul est élevée, la représentation en pente de chaque contrainte est filtrée par un filtre passe bas avant affichage, afin de rendre l'affichage plus fluide.
Si la fréquence de calcul n'est pas suffisamment élevée, la représentation en pente de chaque contrainte est interpolée pour permettre l'affichage de valeurs intermédiaires et rendre l'affichage plus fluide.
Le procédé de l'invention a été décrit pour une application à un ensemble de contraintes verticales.
Cependant, le nombre de contraintes verticales peut être important, et un affichage simultané de l'ensemble des contraintes n'est pas toujours judicieux.
Il est envisagé, dans un mode de réalisation, d'effectuer une sélection des contraintes à afficher, préalablement à l'étape d'affichage.

24 De préférence, seulement deux contraintes sont affichées simultanément, une contrainte d'altitude minimale (ABOVE) et une contrainte d'altitude maximale (BELOVV).
La sélection vise de préférence à présenter les contraintes les plus prioritaires, les proches en distance ou temps de la position de l'aéronef et les contraintes les plus contraignantes, c'est-à-dire les contraintes imposant les limites de pente les plus contraignantes.
Les principales étapes d'un tel algorithme de sélection dans un mode de réalisation sont illustrées sous forme de logigramme à la figure 8.
Dans cet algorithme de sélection trois paramètres sont utilisés, un paramètre de distance ou de temps par rapport à la position courante de l'aéronef, un paramètre de priorité par rapport à la source de la contrainte et un paramètre représentatif de la pente associée à la contrainte.
Au préalable, on associe une valeur de priorité à chaque source de contrainte verticale, la valeur de priorité la plus faible correspondant à la source la plus prioritaire.
Par exemple, les valeurs de priorité suivantes sont utilisées : 0 pour une contrainte de terrain, 20 pour une contrainte de trafic, 40 pour une contrainte de procédure, 60 pour une contrainte de plan de vol et 80 pour une contrainte météorologique.
Par exemple, le paramètre représentatif de la pente associée à la contrainte est la valeur de pente associée à la contrainte pour les contraintes BELOW et l'opposé de la valeur de pente associée à la contrainte pour les contraintes ABOVE.
L'algorithme de sélection comprend une première étape 120 d'attribution d'une valeur de distance Dc, d'une valeur de priorité Pc et d'une valeur représentative de pente Gc à chaque contrainte, puis une étape 122 de sélection d'une fonction coût déterminant la proportion de prise en compte de chaque paramètre. Par exemple, la fonction coût suivante est utilisée :
Fc(Dc,Pc,Gc)= a * Dc + fl* Pc + y* Gc (21) Avec :
= cc,[3 et y trois coefficients de la fonction coût = Dc la distance horizontale à la contrainte = Pc la valeur de priorité de la contrainte = Gc la valeur représentative de la pente associée à la contrainte Pour 6=y=0, seul le paramètre de distance à la position courante de l'aéronef est pris en compte, pour cc=y=0, seule la valeur de priorité est prise en compte et pour seule la valeur représentative de la pente associée à la contrainte est prise en compte.
Ensuite, lors d'une étape 124, on calcule pour chaque contrainte son coût en 5 appliquant la fonction coût définie par la formule (21), et enfin, à
l'étape 126, on sélectionne la contrainte d'altitude minimale (ABOVE) ayant la valeur de coût la plus faible parmi toutes les contraintes de type ABOVE, et de même, la contrainte d'altitude maximale (BELOVV), parmi toutes les contraintes de type BELOVV.
Cette méthode permet de considérer les trois paramètres distance à la position 10 courante de l'aéronef, priorité par rapport à la source de la contrainte et pente associée à
la contrainte.
Alternativement, il est possible d'utiliser le temps à la contrainte plutôt que la distance à celle-ci. Il est entendu que toute généralisation à un nombre supérieur de paramètres est envisageable par exemple pour prendre en compte le temps ou l'écart 15 vertical aux contraintes.
Avantageusement, une deuxième sélection peut être effectuée suivant la première dans le cas où la première conduirait à sélectionner une contrainte ABOVE avec une pente associée strictement supérieure à la pente associée à une contrainte BELOVV. En effet, un tel affichage est perturbant pour l'équipage dans la mesure où
aucune consigne 20 de guidage ne peut satisfaire les deux contraintes simultanément. Dans ce cas particulier, la deuxième sélection consisterait à ne garder que la contrainte ayant la valeur de coût la plus faible parmi les deux contraintes. Alternativement, une autre fonction coût peut être utilisée pour cette deuxième sélection.
Il ressort de la description des modes de réalisation que lorsque la contrainte est

25 exprimée en altitude, la valeur de pente de la représentation de la contrainte est obtenue comme une formule mathématique en fonction d'au moins deux paramètres parmi l'altitude courante de l'aéronef, l'altitude de la contrainte, la vitesse air, la vitesse sol, la vitesse verticale ou la pente courante.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1.- Procédé d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef, faisant partie d'un système de pilotage d'aéronef, mis en uvre par un dispositif électronique faisant partie du système de pilotage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
-acquisition (80) d'au moins une contrainte verticale de l'aéronef, -calcul (86, 88) d'une valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale, -affichage d'un symbole de représentation de la contrainte verticale à la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale sur une échelle de pente (E).

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite échelle de pente (E) est un échelle de performance, le procédé comportant en outre l'affichage de ladite échelle de performance comportant une valeur de pente minimale (MIN) et une valeur de pente maximale (MAX) atteignables par l'aéronef, calculées en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef, le calcul de la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale étant également fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef.

3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'affichage d'un symbole (72) indiquant la pente courante ou la vitesse verticale courante de l'aéronef, le symbole (72) étant représenté vis-à-vis de l'échelle de pente (E), et l'affichage d'une consigne courante de guidage (70) de l'aéronef, la consigne courante de guidage (70) étant représentée vis-à-vis de l'échelle de pente (E).

4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant l'acquisition de paramètres de vol de l'aéronef comprenant une vitesse verticale de l'aéronef, une vitesse sol de l'aéronef, une altitude courante de l'aéronef, une pente courante de l'aéronef et une vitesse de l'air, caractérisé en ce qu'une contrainte verticale est définie par une altitude, et en ce que la valeur représentative de pente associée à
ladite contrainte verticale est obtenue comme une formule mathématique en fonction d'au moins deux paramètres parmi l'altitude de la contrainte verticale et lesdits paramètres de vol de l'aéronef.

5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de calcul d'une valeur représentative de pente associée à la contrainte verticale comporte une évaluation d'une valeur de pente d'une tangente, à une distance prédéterminée de la position courante de l'aéronef, d'une trajectoire limite (102, 104, 110), ladite trajectoire limite étant une trajectoire permettant de satisfaire la contrainte verticale selon un critère de satisfaction prédéterminé.

6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le calcul d'une valeur représentative de pente prend en compte une distance horizontale à un point de passage (P1, P2) associé à la contrainte, ladite distance horizontale étant calculée en fonction d'une trajectoire latérale suivie par l'aéronef ou en fonction d'une trajectoire de référence de l'aéronef, ou étant la distance horizontale la plus courte à une zone où la contrainte s'applique.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un calcul (82) d'une trajectoire de performance minimale (90) et d'une trajectoire de performance maximale (92) en fonction d'au moins une caractéristique de performance de l'aéronef et en ce que le calcul d'une valeur représentative de pente comporte une étape de détermination (84) permettant de déterminer si la contrainte verticale appartient à un domaine de vol atteignable défini par lesdites trajectoire de performance minimale (90) et trajectoire de performance maximale (92).

8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que si la contrainte verticale appartient au domaine de vol atteignable, la valeur représentative de pente est une valeur de consigne de propagateur pour au moins un mode de guidage parmi un mode de contrôle de la vitesse verticale et un mode de contrôle de pente de l'aéronef, permettant à l'aéronef respecter la contrainte verticale.

9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que si la contrainte verticale n'appartient pas au domaine de vol atteignable, la valeur représentative de pente est calculée en fonction d'une trajectoire limite extrapolée (110) de l'aéronef.

10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une contrainte verticale est choisie parmi une limite d'altitude, de pente ou de vitesse verticale minimale et une limite d'altitude, de pente ou de vitesse verticale maximale, et en ce que pour une contrainte verticale, le symbole de représentation est choisi de manière à

être représentatif d'un type de contrainte verticale parmi une limite minimale et une limite maximale.

11.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le symbole de représentation a une forme représentative d'une source de contrainte verticale et une taille ou une opacité représentative d'une distance entre la position courante de l'aéronef et une zone où ladite contrainte verticale s'applique.

12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de sélection (126) des contraintes verticales à
afficher, ladite sélection prenant en compte au moins un paramètre parmi un paramètre de distance de l'aéronef à la contrainte verticale, un paramètre de priorité par rapport à
une source de la contrainte verticale et un paramètre représentatif de la pente associée à la contrainte verticale.

13.- Système d'affichage de contraintes verticales d'un aéronef sur un dispositif d'affichage de l'aéronef, faisant partie d'un système de pilotage d'aéronef, mis en uvre par un dispositif électronique faisant partie du système de pilotage, caractérisé en ce qu'il comprend :
-un module d'acquisition (32) d'au moins une contrainte verticale de l'aéronef, -un module de calcul (36) d'une valeur représentative de pente associée à
ladite contrainte verticale, -un module d'affichage (44) d'un symbole de représentation de la contrainte verticale à la valeur représentative de pente associée à ladite contrainte verticale sur une échelle de pente.

14. Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en uvre par un ordinateur, mettent en uvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

15.- Aéronef comprenant un système de pilotage comportant un dispositif d'affichage, caractérisé en ce que le système de pilotage met en uvre un système d'affichage de contraintes verticales conforme à la revendication 13.