EP1796060A1 - Device and process for automated construction of aircraft emergency trajectory - Google Patents
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- EP1796060A1 EP1796060A1 EP06125434A EP06125434A EP1796060A1 EP 1796060 A1 EP1796060 A1 EP 1796060A1 EP 06125434 A EP06125434 A EP 06125434A EP 06125434 A EP06125434 A EP 06125434A EP 1796060 A1 EP1796060 A1 EP 1796060A1
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- navigation
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- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/0047—Navigation or guidance aids for a single aircraft
- G08G5/0056—Navigation or guidance aids for a single aircraft in an emergency situation, e.g. hijacking
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- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/003—Flight plan management
- G08G5/0039—Modification of a flight plan
Definitions
- the present invention applies to flight management systems for aircraft with onboard or non-onboard pilot.
- Such systems provide flight assistance functions to determine the route to be followed by the aircraft to reach its destination from its starting point taking into account the regulatory and operational constraints to be met.
- the present invention proposes a device for aiding the navigation of an aircraft comprising means for developing a flight plan and a trajectory of said aircraft, among which is a navigation database, characterized in that it comprises in addition, storage means in the form of a computer database of procedures to be used in predefined emergency situations and computer processing means making it possible to modify the flight plan and the current trajectory in accordance with the procedures applicable to each emergency situation and optimally for a chosen preference function of a combination of navigation criteria.
- Figure 1 presents the functional architecture of an FMS 10.
- FMS Advanced Flight Management Computer System
- LOCNAV navigation 170, to perform the optimal location of the aircraft according to the means of geolocation (GPS, GALILEO, VHF radio beacons, inertial units);
- FPLN flight plan 110 - NAVDB navigation database, BDN, 130, to build geographic routes and procedures from data included in bases (points, beacons, interception or altitude bequests ...
- lateral trajectory TRAJ, 120 to build a continuous trajectory from the points of the flight plan, respecting the airplane performances and the confinement constraints (RNP); predictions PRED, 140: to build an optimized vertical profile on the lateral trajectory; guidance, to guide the aircraft in its 3D trajectory in the lateral and vertical planes, while optimizing the speed; DATALINK digital data link, 180 to communicate with control centers and other aircraft.
- Figure 1 shows an FMS having all the above functions. It further comprises the additional functions necessary for the implementation of the invention.
- This is the computer database of the procedures ESPDB, BDP, 150 and the computer module for executing the processing to implement the invention ESPU, 160.
- the computer database of the procedures may advantageously be of the object type. It stores the data necessary to execute the procedures. This information comes from paper and compact cards.
- the database will include: geographic data on TMA (cone center, width, height); MSA data; legacies to model takeoff procedures; data to model landing attempts (number of "missed approach” procedures to be performed before leaving the TMA); En Route data, such as ICAO data (constant level hold time), explained in Chapter 1.1, regional / state data amending ICAO data (in particular, hold time, waiting time on the HOLD), ICAO data on arrivals to be made (Chapter 1.1), aerodrome arrivals data when they differ from ICAO data; the validity dates, which may be identical to those of the navigation database (updated every 28 days, or more frequently, by "patch", if procedures change in the meantime).
- the computer module for executing the processes for implementing the invention consists of a software module that can be executed on a standard FMS computer such as the THALES AVIONICS NEW FMS, currently flying on the entire Airbus range (redundant computer). ..
- the source program will be advantageously programmed in ADA or C language by complying with the standards to be respected for the code to be certifiable.
- the method coded by the program assures the selection of the procedures of which examples were given above in the computer database of procedures, develops an optimized trajectory in case of emergency (engine failure, loss of communications, etc.), based on the database of emergency procedures, the airspace crossed, the performance of the aircraft, the traffic, the weather, the terrain, follow this trajectory and send the trajectory to the ground, if the communication from edge to ground by Datalink (Data Link) is possible.
- Datalink Data Link
- FIG. 2 illustrates the communication links of a drone 30.
- the loss of the communication link between the control and the drone is problematic because the pilot on the ground no longer receives the instructions of the control. Similarly, the loss of the communication link between the drone and the ground station no longer allows the ground pilot to know the "vocal" instructions of the control.
- the pilot may or may not intervene in the execution of the procedures.
- the proposed device and system allow a fully automatic execution, provided that all necessary FMS functions are embedded.
- the choice of the optimal architecture will have to be made according to the prescribed operational conditions of use, while taking into account the constraints of weight, space and cost which push to an offset of the computing power towards the ground station.
- the method may further propose a number of strategies to the crew, allowing him to choose between several trajectories, complying with all regulations, but optimizing different criteria.
- the preference function which is also applicable to the case of non-piloted aircraft on board, will most often favor the safety considered in terms of the minimum separation from other aircraft and terrain elements, but it is easy to build a preference function that can be parameterized in function of the operational context. Most often, an optimum of second rank obtained by parties will be enough. However, nothing prevents, if the operational context requires it, to seek a complete resolution of the optimum of the preference function, provided that the necessary computing power is available.
- the FMS eventually extends the cruise to keep a 20-minute segment in front of the constant-level aircraft. It clears the STEPS possibly present in front of the plane in the interval of 20 min.
- the FMS uses the "Constant Mach Segment" feature on the points in front of the aircraft, at least 20 min predicted, to fly at a constant speed.
- MORA Minimum Off Route Altitude
- the FMS calculates and inserts a "STEP CLIMB" in front of the aircraft to be 2000 feet above the highest MORA in the range of 20 min. Laterally, the FMS follows the active flight plan, but modifies the transitions (turns) between portions of the flight plan to remain compatible with the airplane speed. After these 20 min, the FMS returns to the preprogrammed vertical flight plan, as well as the preprogrammed speed by canceling the STEP and CMS possibly entered during the first phase of 20 min.
- the FMS vertically controls the aircraft to follow the end-of-cruise and descent flight plan to the approach point requested by the procedure, ie the recommended beacon (if ICAO) or other point such as the IAF in France.
- the recommended beacon if ICAO
- the FMS inserts into its flight plan a racetrack circuit (Holding Pattern), taking the assumptions explained below.
- the FMS uses the "IMMEDIATE EXIT" function to exit the racetrack circuit when it predicts a compatible arrival time of the originally scheduled time, and adjusts the triggering of the function to ensure a landing in the track. 30 min around the scheduled time.
- Transponders can send signals like "TRANSMITTING BLIND", code 7700, depending on the type of failure.
- Step 1 (410, 420, 430): at fault detection: FMS:
- the FMS verifies if there is a "hold time" in the current geographic area in the BDP. If yes, it applies this time, if not, we use the ICAO value of 20 min. In the example, a time of 7 min is found and will be applied. During this period, the FMS freezes the speed of the device at the current value and the level at the current level. The FMS calculates a join on the active flight plan by orthogonal projection of the airplane on the latter to identify the joining segment and making a turn whose angle optimizes the gap with the other aircraft.
- one possibility is to test, 5 ° by 5 ° a join, between a 45 ° interception and a 90 ° interception; for each joined value, the FMS looks at whether the other surrounding aircraft will cut the rejoin axis with a vertical gap of less than 500 feet; for planes that cut the joining segment, the FMS extrapolates the position of these aircraft from the speed and heading data obtained by interrogating the MODE S transponder of the aircraft in question (TCAS or ADS-B function); the FMS then compares the times of passage of planes which cut the axis with its times of passage at the same point. The solution is the one that maximizes the time deltas between the drone and the passing aircraft.
- the join 310 which is the optimal solution is that which makes a 45 ° angle with the trajectory.
- the FMS checks from the BDN the value of the MORA and possibly adjusts the level of flight, then it verifies the absence of conflict in the vertical plane with the other aircraft, at the level in question. If a conflict is detected, the algorithm loops back to find a solution.
- Step 2 440: Back to Vertical and Speed Managed After "Hold Time”.
- a possible calculation algorithm is as follows: If the FMS predicts a rejection on the flight plan over a duration greater than "holding time”, it remains at constant speed and level until it is rejoined, then returns to "Speed and Vertical Managed ", ie the optimum level and speed calculated by the FMS; if the FMS predicts a rejoin before the "hold time” has elapsed, the flight plan is continued until reaching the "hold time”, then it returns to "speed and Vertical Managed”; when arriving at the end point of cruise (T / D), the FMS reallocates the descent level to that of the approach point from the BDP and engages the descent.
- Step 3 , 450 Insert a HOLD on the point of approach, and constraint on this point to stay above the relief (noted by the MSA).
- the FMS inserts a HOLD on the approach point of the BDP as follows: If a HOLD already exists on the approach point, the FMS uses this HOLD; otherwise, if a HOLD is coded in BDN on this point, the FMS inserts this HOLD; otherwise, the FMS inserts a HOLD with right turn, right leg length of 1 min, ICAO speed. At the entry and exit point of the HOLD, the FMS inserts an altitude constraint equal to the MSA recovered from the BDP if it exists. Otherwise, the FMS inserts a constraint equal to the value of the ILS GLIDE beam intercept if it exists. and, if not, builds a default approach and inserts a constraint equal to the deceleration stop on that approach.
- Step 4 , 460 Optimization of the HOLD release time to land as close as possible to the estimated time initially, and to the maximum within 30 minutes.
- the FMS flies the HOLD until the predicted landing time matches the originally estimated time; otherwise, the FMS uses the slot of 30 min until obtain a landing mass below the permitted threshold on the runway; in all cases, after 30 minutes of deviation on the estimated time, the FMS leaves the HOLD and continues the approach.
- Step 5 470: Determination of the landing procedure
- the FMS If input before the failure, use the procedure entered, otherwise choice optimizing the ground means.
- One possible algorithm is: If a procedure is coded before the failure is detected, the FMS follows this procedure; if no procedure is coded, the FMS looks for the approach procedure that maximizes accuracy, given its embedded means. In order it will use: ILS, MLS, GLS, FLS, GPS, VOR / DME; if no approach is possible with the means above, the FMS manufactures a "Runway by itself” approach by chaining a segment in the runway axis, at -3 ° of slope on 5 NM, on the opposite side to the wind.
- the FMS detects a failure of radionavigation means to perform the approach in question, we pass on the algorithm "emergency landing procedure" explained in the corresponding example embodiment.
- the FMS controls the outputs of nozzles, flaps and trains during the approach, as the pilot would when he reaches the associated characteristic speeds.
- This "take-off" embodiment is illustrated by the example of FIG. 6.
- the aircraft is located at the bottom and has just taken off.
- the active flight plan passes through points WP1 ... WP5.
- the WP1 .. WP4 points are the SID points, and the WP5 point is the first point of the "EN ROUTE” section.
- the flight plan "Comm Failure" stored in BDP goes through WP1, WP6, WP7.
- the hexagon represents the TMA.
- the FMS calls the BDP the "Emergency Situation" flight plan applicable to the emergency situation detected in the current phase.
- the FMS loads the coordinates of the characteristic points of the TMA and determines the first point outside the TMA on the active flight plan (here WP5).
- the FMS chains the flight plan "Emergency Situation" on this first point, minimizing the distance and following the contours of the TMA; a possible algorithm is as follows: A margin of X NM (for example 5 NM) with respect to the polyhedron is determined; at the break points of the polyhedron, a point is created on the bi-sector segment, 5 NM from the contour; these points are then connected up to WP5; this calculation is done at the same time starting on the left and on the right, at the end of the flight plan "Emergency situation" and we keep the one whose distance is the lowest.
- X NM for example 5 NM
- altitude points "AT OR ABOVE" are inserted on the points of this flight plan at the value of the MSA of the sector resulting from the BDN on the points of the departure procedure "Emergency situation ".
- the FMS assigns a cruising level equal to the last level obtained from the control. On the last point of the starting procedure (here WP7), one does not insert any constraint, as well as on the points ON ROAD following (here WP5), so that the climb profile is calculated to go up to the cruising level, ie to the last level assigned by the control.
- the FMS guides on this flight plan then passes on the part "Emergency situation en route".
- LEAVING PROCEDURES are almost always SID and radial tracking instructions to predetermined tags. For example for NICE (France) "After the missed approach, go up to 2500 feet and then leave Nice TMA at 2500 feet on direction R-126 of VOR" NIZ ".
- This "approaching" embodiment is illustrated by the example of FIG. 8, in which the TMA of NANTES is represented.
- the procedure is: "In the case where the pilot is not aware of the runway in use, apply the procedure for RWY03 (A circle before landing may be necessary if the wind observed by the pilot indicates that RWY21 is in service ). If missed approach, apply the corresponding published procedure and start a second approach. If the second approach fails, follow the applicable procedure and exit the TMA at 3000 feet and attempt to reach the VMC.
- the FMS retrieves in BDP the flight plan.
- flight "Emergency situation” (here continuation of the Missed approach then attempt of second approach).
- the FMS then switches to Step 5 of the "En Route” section to determine the best means of radionavigation to land on this runway.
- the procedure LEAVING TMA because the conditions VMC are inapplicable. The drone will continue its approaches until one succeeds, even if it must lead to damage to the aircraft.
- the process can follow the procedure to the end.
- the FMS will therefore propose to follow the same path as above and, in case of 2 nd landing failure, will recover the polyhedron TMA in the BDP, chaining at the last point of Missed approach a line in the axis of the latter segment up to the limit of the TMA, possibly constrain the points created in altitude (here 3000 feet).
- the ultimate emergency procedure will normally be the intervention of the fighter planes that will guide the aircraft as it lands.
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Abstract
Description
La présente invention s'applique aux systèmes de gestion de vol pour aéronefs avec pilote embarqué ou non. De tels systèmes assurent des fonctions d'assistance au pilotage pour déterminer la route à suivre par l'aéronef pour rallier sa destination à partir de son point de départ en prenant en compte les contraintes de nature réglementaire et opérationnelle à respecter.The present invention applies to flight management systems for aircraft with onboard or non-onboard pilot. Such systems provide flight assistance functions to determine the route to be followed by the aircraft to reach its destination from its starting point taking into account the regulatory and operational constraints to be met.
Parmi ces contraintes figurent les procédures à appliquer dans des cas d'urgence donnés tels que prescrits par les organismes internationaux, les autorités étatiques et aéroportuaires. Parmi ces cas figurent notamment la prise en main illégale de l'appareil, des situations d'urgence médicales, des situations de pannes ayant un effet sur les qualités de vol de l'aéronef (moteur, pressurisation ...), des situations de pannes de communication, rendant impossible le dialogue sol/bord ou bord/bord, et donc de ce fait le service de contrôle vis à vis de l'appareil en question. D'après Eurocontrol, l'organisme chargé du contrôle de l'espace aérien européen, ces pannes de communication (Prolonged Loss of Communication ou PLOC) ont concerné plus de 1000 vols entre 1999 et 2005. Ces pannes augmentent le risque de collision et ont un coût important car elles doivent être prises en compte dans le dimensionnement du contrôle de trafic aérien pour permettre la réorganisation du trafic lorsqu'elles se produisent. A l'extrême, ces pannes imposent le rapatriement de l'avion au sol par les avions de chasse.These constraints include the procedures to be applied in given emergency situations as prescribed by international bodies, state and airport authorities. These cases include the illegal handling of the device, medical emergencies, breakdown situations that affect the flight qualities of the aircraft (engine, pressurization ...), situations of communication failures, making it impossible for the ground / edge / edge / edge dialogue, and therefore the control service with respect to the device in question. According to Eurocontrol, the body responsible for controlling European airspace, these communications failures (Prolonged Loss of Communication or PLOC) involved more than 1000 flights between 1999 and 2005. These failures increase the risk of collision and have a significant cost because they must be taken into account in the dimensioning of air traffic control to allow the reorganization of traffic when they occur. In the extreme, these failures require the repatriation of the plane on the ground by the fighter planes.
Les procédures à appliquer dans ces cas d'urgence dépendent de la localisation de l'avion qui détermine la réglementation applicable. Elles sont donc volumineuses et complexes. En outre, elles ne prescrivent pas de solution unique directement intégrable dans un système de gestion de vol puisqu'il faut choisir parmi une infinité d'options. Ceci explique qu'il n'existe pas aujourd'hui dans l'état de l'art de solution permettant d'assurer de manière automatique ou semi-automatique la prise en compte de ces procédures dans un système de gestion de vol. C'est un inconvénient important pour les aéronefs dont le pilote est embarqué, car le risque de mauvaise application des procédures complexes par l'équipage est aggravé et les atteintes potentielles à la sécurité sont accrues. C'est un inconvénient rédhibitoire pour les aéronefs militaires dont le pilote n'est pas embarqué, connus sous le nom de drones. Ceux-ci ne peuvent être autorisés à voler dans un espace non ségrégué, c'est-à-dire partagé par des aéronefs civils, que s'ils sont en mesure d'appliquer les mêmes réglementations et procédures, notamment en cas de situation d'urgence. Or cela ne peut actuellement être garanti pour un drone, notamment en cas de panne de communication. En effet, si c'est la liaison avec le contrôle qui est interrompue, la solution extrême d'instructions communiquées à vue par des avions de chasse n'est pas applicable ; si c'est la liaison entre le drone et son pilote qui est interrompue, celui-ci ne peut plus donner d'instruction à l'aéronef.The procedures to be applied in these emergency cases depend on the location of the aircraft that determines the applicable regulations. They are therefore bulky and complex. In addition, they do not prescribe a single solution directly integrable in a flight management system since it is necessary to choose from an infinity of options. This explains why there is no state-of-the-art solution to automatically or semi-automatically ensure that these procedures are taken into account in a flight management system. This is a significant disadvantage for aircraft with a pilot embarked because the risk of misapplication of complex procedures by the crew is exacerbated. and potential security breaches are increased. This is an unfortunate disadvantage for military aircraft whose pilot is not shipped, known as drones. They may not be allowed to fly in an unsegregated space, ie shared by civil aircraft, unless they are able to apply the same regulations and procedures, particularly in the event of 'emergency. But this can not currently be guaranteed for a drone, especially in case of communication failure. Indeed, if it is the link with the control which is interrupted, the extreme solution of instructions communicated on sight by fighter planes is not applicable; if it is the link between the drone and its pilot that is interrupted, it can no longer instruct the aircraft.
La résolution du problème constitué par la prise en compte automatique ou semi-automatique des procédures à appliquer dans des situations d'urgence dans un système de gestion de vol est donc particulièrement critique.Solving the problem of automatically or semi-automatically taking into account the procedures to be applied in emergency situations in a flight management system is therefore particularly critical.
A cette fin, la présente invention propose un dispositif d'aide à la navigation d'un aéronef comprenant des moyens pour élaborer un plan de vol et une trajectoire dudit aéronef parmi lesquels une base de données de navigation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de stockage sous forme de base de données informatique de procédures à utiliser dans des situations d'urgence prédéfinies et des moyens de traitement informatique permettant de modifier le plan de vol et la trajectoire en cours en conformité avec les procédures applicables à chaque situation d'urgence et de manière optimale pour une fonction de préférence choisie d'une combinaison de critères de navigation.To this end, the present invention proposes a device for aiding the navigation of an aircraft comprising means for developing a flight plan and a trajectory of said aircraft, among which is a navigation database, characterized in that it comprises in addition, storage means in the form of a computer database of procedures to be used in predefined emergency situations and computer processing means making it possible to modify the flight plan and the current trajectory in accordance with the procedures applicable to each emergency situation and optimally for a chosen preference function of a combination of navigation criteria.
Elle propose également un procédé d'utilisation dudit dispositif.It also proposes a method of using said device.
Elle présente l'avantage d'une grande versatilité, car elle est adaptée à différentes situations d'urgence décrites ci-dessus, à différentes configurations de vol (en route, en phase de décollage ou en phase d'approche), à des aéronefs dont le pilote est embarqué ou non et elle peut également être utilisée en mode automatique ou en mode, semi-automatique, d'assistance au pilote.It has the advantage of great versatility, since it is adapted to different emergency situations described above, to different flight configurations (en route, take-off phase or approach phase), to aircraft whose pilot is onboard or not and can also be used in automatic mode or in semi-automatic pilot assistance mode.
L'invention sera mieux comprise et ses différentes caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation et de ses figures annexées dont :
- La figure 1 représente l'architecture fonctionnelle d'un système de gestion de vol incorporant l'invention ;
- La figure 2 montre les liaisons de communications d'un drone ;
- La figure 3 illustre l'organigramme des traitements dans un mode de réalisation de l'invention dans le cas où l'aéronef est en route ;
- La figure 4 montre un exemple de plan de vol dans le cas où l'aéronef est en route ;
- La figure 5 illustre l'organigramme des traitements dans un mode de réalisation de l'invention dans le cas où l'aéronef est en phase de décollage;
- La figure 6 montre un exemple de plan de vol dans le cas où l'aéronef est en phase de décollage;
- La figure 7 illustre l'organigramme des traitements dans un mode de réalisation de l'invention dans le cas où l'aéronef est en phase d'approche ;
- La figure 8 montre un exemple de plan de vol dans le cas où l'aéronef est en phase d'approche.
- FIG. 1 represents the functional architecture of a flight management system incorporating the invention;
- Figure 2 shows the communication links of a drone;
- FIG. 3 illustrates the flowchart of the treatments in one embodiment of the invention in the case where the aircraft is en route;
- Figure 4 shows an example of a flight plan in the case where the aircraft is en route;
- FIG. 5 illustrates the flowchart of the treatments in one embodiment of the invention in the case where the aircraft is in the take-off phase;
- Figure 6 shows an example of a flight plan in the case where the aircraft is in the take-off phase;
- FIG. 7 illustrates the flowchart of the treatments in one embodiment of the invention in the case where the aircraft is in the approach phase;
- Figure 8 shows an example of a flight plan in the case where the aircraft is in the approach phase.
Dans la description et les figures, les sigles, acronymes et abréviations ont la signification en français et en anglais indiquée dans le tableau ci-dessous.In the description and the figures, acronyms and abbreviations have the meaning in French and English indicated in the table below.
Nous faisons figurer la signification en anglais car c'est celle-ci qui est utilisée dans le langage courant par les hommes du métier, même en France.
La figure 1 présente l'architecture fonctionnelle d'un FMS 10. Ces systèmes font l'objet de la norme ARINC 702 (Advanced Flight Management Computer System, Dec 1996) . Ils assurent normalement tout ou partie des fonctions de : navigation LOCNAV, 170, pour effectuer la localisation optimale de l'aéronef en fonction des moyens de géo localisation (GPS, GALILEO, balises radios VHF, centrales inertielles) ; plan de vol FPLN, 110 - Base de donnée de navigation NAVDB, BDN, 130, pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases (points, balises, legs d'interception ou d'altitude...) ; trajectoire latérale TRAJ, 120 : pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de confinement (RNP) ; prédictions PRED, 140 : pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale ; guidage, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la vitesse ; liaison de donnée numérique DATALINK, 180 pour communiquer avec les centres de contrôle et les autres aéronefs.Figure 1 presents the functional architecture of an
Pour la mise en oeuvre de l'invention, seules les fonctions d'élaboration de plan de vol et de trajectoire sont nécessaires. La figure 1 représente cependant un FMS disposant de toutes les fonctions ci-dessus. Il comporte en outre les fonctions supplémentaires nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention. Il s'agit de la base de données informatique des procédures ESPDB, BDP, 150 et du module informatique pour exécuter les traitements pour mettre en oeuvre l'invention ESPU, 160.For the implementation of the invention, only the functions of development of flight plan and trajectory are necessary. Figure 1 however shows an FMS having all the above functions. It further comprises the additional functions necessary for the implementation of the invention. This is the computer database of the procedures ESPDB, BDP, 150 and the computer module for executing the processing to implement the invention ESPU, 160.
La base de données informatique des procédures pourra être avantageusement du type objet. Elle stocke les données nécessaires à l'exécution des procédures. Ces informations sont issues des cartes papier et compactées. La base de données comportera notamment : des données géographiques sur les TMA (centre du cône, largeur, hauteur) ; des données sur les MSA ; des legs pour modéliser les procédures de décollage ; des données pour modéliser les tentatives d'atterrissage (nombre de procédures de type « Approche manquée » à effectuer avant de quitter la TMA) ; des données pour la partie En Route, telles que les données OACI (temps de maintien à niveau constant), expliquées au chapitre 1.1, les données régionales/étatiques amendant les données OACI (en particulier, temps de maintien, temps d'attente sur le HOLD), les données OACI sur les arrivées à effectuer (chap 1.1), les données sur les arrivées à suivre sur les aérodromes lorsqu'elles diffèrent des données OACI ; les dates de validité, qui peuvent être identiques à celles de la base de donnée de navigation (mise à jour tous les 28 jours, ou plus fréquemment, par « patch », si des procédures changent entre temps). Ces procédures sont codifiées dans les documents suivants élaborés sur la base des recommandations OACI : règles de l'air (Annexe 2 de la convention de Chicago) ; télécommunication aéronautiques (Annexe 10) ; Procédures - Règles de l'air et services, PANS RAC Doc 4444 ; Procédures - Opérations, PANS OPS (doc 8168). Elles peuvent également être élaborées sur la base des amendements étatiques adaptant ces recommandations aux situations particulières.The computer database of the procedures may advantageously be of the object type. It stores the data necessary to execute the procedures. This information comes from paper and compact cards. The database will include: geographic data on TMA (cone center, width, height); MSA data; legacies to model takeoff procedures; data to model landing attempts (number of "missed approach" procedures to be performed before leaving the TMA); En Route data, such as ICAO data (constant level hold time), explained in Chapter 1.1, regional / state data amending ICAO data (in particular, hold time, waiting time on the HOLD), ICAO data on arrivals to be made (Chapter 1.1), aerodrome arrivals data when they differ from ICAO data; the validity dates, which may be identical to those of the navigation database (updated every 28 days, or more frequently, by "patch", if procedures change in the meantime). These procedures are codified in the following documents developed on the basis of ICAO recommendations: rules of the air (
Ces procédures d'urgence sont actuellement décrites dans des documents papier, internationaux ou étatiques, et rassemblés par les fournisseurs de base de données. Certaines de ces procédures (Annexe 10, vol II) sont à suivre en cas de panne de communication pour tenter d'établir des communications de secours, notifier la situation aux services de contrôle du trafic aérien et aux autres aéronefs dans la zone et demander de l'assistance de ces aéronefs, par exemple en relayant les messages des autres aéronefs. Ces procédures ont peu d'interaction avec les fonctions plans de vol et élaboration de trajectoire. D'autres procédures ont pour objet de « sortir » proprement l'avion du trafic afin de garantir les séparations entre aéronefs, ainsi que sa sécurité vis à vis du relief.These emergency procedures are currently described in paper documents, international or state, and collected by database providers. Some of these procedures (
Les procédures à appliquer seront différentes selon que l'aéronef se situe en phase En route, en phase Décollage ou en phase Approche.The procedures to be applied will differ according to whether the aircraft is in the En Route, Takeoff or Approach phases.
En cas de panne de communication entre le sol et le bord, ainsi qu'entres aéronefs (dans le cas du Drone, l'un entraîne l'autre), en IMC, En Route, l'Annexe 2 de la convention de Chicago, chapitre 3.6.5.2.2 prescrit :
- ○ Maintien de la vitesse et du niveau actuel, éventuellement relevé par l'altitude minimale pendant 20 min ;
- ○ vol actif
- ○ Vol jusqu'à la balise recommandée pour l'aéroport d'arrivée
- ○ Boucle d'attente (HOLDING PATTERN) sur la balise en question, en descente, et maintien dans le circuit d'attente jusqu'à l'heure prévue d'approche ou l'heure permettant l'atterrissage à l'heure estimée (RTA) du plan de vol actif.
- ○ Approche aux instruments sur l'aéroport, en utilisant la balise
- ○ Atterrissage dans les 30 min max après heure estimée d'arrivée.
- ○ En cas de panne de récepteur à Bord, transmettre par VHF le message « TRANSMITTING BLIND DUE TO RECEIVER FAILURE » signifiant « JE TRANSMETS A L'AVEUGLE A CAUSE D'UNE PANNE DE RECEPTEUR » (
Annexe 10, vol II) - ○ En cas d'échec de transmission vers un centre ATC, transmettre par VHF « TRANSMITTING BLIND » (
Annexe 10, vol II) - ○ Sélection du SSR approprié sur le transpondeur. (
Annexe 10, vol II)
- ○ Maintenance of speed and current level, possibly raised by the minimum altitude for 20 minutes;
- ○ active flight
- ○ Flight to the recommended beacon for the arrival airport
- ○ HOLDING PATTERN on the beacon in question, downhill, and holding in the holding pattern until the expected time of approach or landing time at the estimated time ( RTA) of the active flight plan.
- ○ Instrument approach on the airport, using the beacon
- ○ Landing within 30 minutes max after estimated time of arrival.
- ○ In the event of a receiver failure on board, transmit by VHF the message "TRANSMITTING BLIND DUE TO RECEIVER FAILURE" meaning "I TRANSMITTED TO THE BLIND DUE TO A RECEIVER FAILURE" (
Annex 10, Flight II) - ○ In case of transmission failure to an ATC center, transmit by VHF "TRANSMITTING BLIND" (
Annex 10, Flight II) - ○ Selection of the appropriate SSR on the transponder. (
Annex 10, vol II)
Ces procédures peuvent être amendées et modifiées par la réglementation locale. Par exemple, en France :
- ○ En Route, on utilise l'IAF au lieu de la balise de la proc ICAO.
- ○ In Road, the IAF is used instead of the ICAO proc tag.
Concernant les procédures terminales, de type STAR, APP, SID, la réglementation locale peut prévoir des procédures particulières. Par exemple, en France, en cas d'impossibilité d'atterrir pour une quelconque raison, quitter la TMA dans les 30 min selon la procédure « LEAVING PROCEDURE » (Procédure de décollage) publiée sur le terrain. La liste des terrains impactées et de leur TMA associée est connue. Les procédures « LEAVING PROCEDURE » sont connues.For terminal procedures, such as STAR, APP, SID, local regulations may provide for specific procedures. For example, in France, if it is impossible to land for any reason, leave the TMA within 30 minutes according to the procedure "LEAVING PROCEDURE "(Takeoff procedure) published in the field. The list of impacted lands and their associated TMA is known. LEAVING PROCEDURE procedures are known.
A titre d'exemple, en 2002, les procédure à appliquer dans les situations d'urgence pour l'aérodrome d'AGEN sont les suivantes :
- ○ en cas de MISSED APPR (Approche manquée), monter dans l'axe à 1000ft, puis continuer la montée en interceptant et en suivant l'ARC DME de 27 NM du VORDME AGN jusqu'à 3500ft, puis tourner à droite, direction la NDB AG
- ○ « LEAVING PROCEDURE » : en cas de 2 échecs consécutifs d'atterrissage, quitter la TMA par la SID SECHE1W à la MSA
- ○ Au départ : continuer la procédure jusqu'aux limites de la TMA, au dernier niveau de vol assigné, puis monter au CRZ FL.
- ○ In the case of MISSED APPR, climb in the axis at 1000ft, then continue climbing by intercepting and following the 27 NM ARC DME from VORDME AGN to 3500ft, then turn right towards the NDB AG
- ○ "LEAVING PROCEDURE": in case of 2 consecutive landing failures, leave TMA by SID SECHE1W at MSA
- ○ Initially: continue the procedure to the TMA limits, at the last assigned flight level, then climb to CRZ FL.
Toutes les procédures à suivre pour sortir proprement du trafic et des zones terminales, explicitées dans les exemples ci dessus, peuvent être traduites en terme de plan de vol électronique et suivies. Comme le montrent les exemples, il existe une relative marge de manoeuvre pour la plupart de ces procédures, autorisant du même coup une optimisation en terme de trafic, météo, performances, ce que propose l'invention. L'invention est applicable également à d'autres procédures d'urgence telles que :
- ○ une urgence de dépressurisation : Descente d'urgence, définie dans le document OACI DOC7030. Dans ce cas, il est précisé que l'avion doit « se mettre de côté » ie se décaler par rapport à sa route, puis attendre les consignes ATC.
- ○ Panne moteur sur bi moteur certifié ETOPS : pas de normes OACI, mais des recommandations des constructeurs pour construire un plan de vol de diversion vers l'aéroport ETOPS le plus proche quand on détecte une panne moteur en route océanique.
- ○ a depressurization emergency: Emergency descent, defined in ICAO document DOC7030. In this case, it is specified that the aircraft must "get set aside" ie to shift with respect to its route, then wait for ATC instructions.
- ○ Engine failure on ETOPS certified bi-engine: no ICAO standards, but manufacturers' recommendations to build a diversion flight plan to the nearest ETOPS airport when an engine failure is detected while en-route.
L'automatisation de ces procédures nécessite une interaction forte avec les fonctions plan de vol et élaboration de trajectoire. Le module informatique pour exécuter les traitements pour mettre en oeuvre l'invention est constitué par un module logiciel apte à être exécuté sur un calculateur FMS standard tel que le NEW FMS de THALES AVIONICS, volant actuellement sur toute la gamme Airbus (calculateur redondé) ... Le programme source sera avantageusement programmé en langage ADA ou C en se conformant aux normes à respecter pour que le code soit certifiable.The automation of these procedures requires a strong interaction with the functions flight plan and trajectory development. The computer module for executing the processes for implementing the invention consists of a software module that can be executed on a standard FMS computer such as the THALES AVIONICS NEW FMS, currently flying on the entire Airbus range (redundant computer). .. The source program will be advantageously programmed in ADA or C language by complying with the standards to be respected for the code to be certifiable.
Le procédé codé par le programme assure la sélection des procédures dont des exemples ont été données ci-dessus dans la base de données informatique des procédures, élabore une trajectoire optimisée en cas d'urgence (panne moteur, perte de communications etc), basée sur la base de donnée des procédures d'urgence, les espaces aériens traversés, les performances de l'avion, le trafic, la météo, le relief, assure le suivi de cette trajectoire et l'envoi au sol de la trajectoire, si la communication du bord vers le sol par Datalink (Liaison de données) est possible.The method coded by the program assures the selection of the procedures of which examples were given above in the computer database of procedures, develops an optimized trajectory in case of emergency (engine failure, loss of communications, etc.), based on the database of emergency procedures, the airspace crossed, the performance of the aircraft, the traffic, the weather, the terrain, follow this trajectory and send the trajectory to the ground, if the communication from edge to ground by Datalink (Data Link) is possible.
La figure 2 illustre les liaisons de communication d'un drone 30. La perte du lien de communication entre le contrôle et le drone pose problème car le pilote au sol ne reçoit plus les instructions du contrôle. De même, la perte du lien de communication entre le drone et la station sol ne permet plus au pilote au sol de connaître les instructions « vocales » du contrôle. En fonction de la répartition des fonctions du FMS entre le sol et le bord et de celles des liaisons de communication qui sont perdues, le pilote pourra ou pas intervenir dans l'exécution des procédures. A l'extrême, dans le cas où toutes les liaisons (ATC, station sol) dans les deux voies sont perdues, le dispositif et le système proposés autorisent une exécution entièrement automatique, sous condition que toutes les fonctions FMS nécessaires soient embarquées. Le choix de l'architecture optimale devra être fait en fonction des conditions d'emploi opérationnelles prescrites, tout en tenant compte des contraintes de poids, encombrement et coût qui poussent à un déport de la puissance de calcul vers la station sol.FIG. 2 illustrates the communication links of a
Dans le cas « avion piloté à bord», le procédé pourra de plus proposer un certain nombre de stratégies à l'équipage, lui permettant de choisir entre plusieurs trajectoires, respectant toutes les réglementations, mais optimisant différents critères.In the case "aircraft driven on board", the method may further propose a number of strategies to the crew, allowing him to choose between several trajectories, complying with all regulations, but optimizing different criteria.
La fonction de préférence, également applicable au cas des avions non pilotés à bord, privilégiera le plus souvent la sécurité appréciée en termes de séparation minimale des autres aéronefs et éléments de relief, mais il est facile de construire une fonction de préférence qui sera paramétrable en fonction du contexte opérationnel. Le plus souvent, une optimum de second rang obtenu par parties sera suffisant. Rien n'empêche cependant, si le contexte opérationnel l'impose, de rechercher une résolution complète de l'optimum de la fonction de préférence, à la condition que la puissance de calcul nécessaire soit disponible.The preference function, which is also applicable to the case of non-piloted aircraft on board, will most often favor the safety considered in terms of the minimum separation from other aircraft and terrain elements, but it is easy to build a preference function that can be parameterized in function of the operational context. Most often, an optimum of second rank obtained by parties will be enough. However, nothing prevents, if the operational context requires it, to seek a complete resolution of the optimum of the preference function, provided that the necessary computing power is available.
Il existe trois modes de réalisation principaux de l'invention, selon que l'aéronef est en route, au décollage ou en approche.There are three main embodiments of the invention, depending on whether the aircraft is en route, take-off or approach.
Les principaux éléments du procédé dans le cas « En Route » sont précisés ci-dessous.The main elements of the process in the "En Route" case are specified below.
Le FMS prolonge éventuellement la croisière pour garder un segment de 20 min devant l'avion à niveau constant. Il efface les STEPS éventuellement présents devant l'avion dans l'intervalle des 20 min. Le FMS utilise la fonction « Constant Mach Segment » (Segment à vitesse constante) sur les points devant l'avion, au moins sur 20 min prédits, pour voler à vitesse constante. En cas de conflit terrain, basé sur les MORA (Minimum Off Route Altitude), le FMS calcule et insère un « STEP CLIMB » devant l'avion pour se situer 2000 pieds au dessus de la MORA la plus haute dans l'intervalle des 20 min. Latéralement, le FMS suit le plan de vol actif, en modifiant toutefois les transitions (virages) entre portions de plan de vol pour rester compatible de la vitesse avion. Après ces 20 min, le FMS effectue un retour sur le plan de vol vertical préprogrammé, ainsi que sur la vitesse préprogrammée en annulant les STEP et CMS éventuellement entrés lors de la première phase de 20 min.The FMS eventually extends the cruise to keep a 20-minute segment in front of the constant-level aircraft. It clears the STEPS possibly present in front of the plane in the interval of 20 min. The FMS uses the "Constant Mach Segment" feature on the points in front of the aircraft, at least 20 min predicted, to fly at a constant speed. In the event of ground conflict, based on the MORA (Minimum Off Route Altitude), the FMS calculates and inserts a "STEP CLIMB" in front of the aircraft to be 2000 feet above the highest MORA in the range of 20 min. Laterally, the FMS follows the active flight plan, but modifies the transitions (turns) between portions of the flight plan to remain compatible with the airplane speed. After these 20 min, the FMS returns to the preprogrammed vertical flight plan, as well as the preprogrammed speed by canceling the STEP and CMS possibly entered during the first phase of 20 min.
Puis le FMS contrôle verticalement l'aéronef pour suivre le plan de vol de fin de croisière et de descente jusqu'au point d'approche demandé par la procédure, à savoir la balise recommandée (si OACI) ou autre point comme l'IAF en France. Ceci implique une pleine autorité du FMS sur les commandes de vol et la poussée, ainsi que sur les éventuelles surfaces. Pendant sa descente vers l'aide à la navigation choisie, le FMS insère dans son plan de vol un circuit d'hippodrome (Holding Pattern), en prenant les hypothèses explicitées ci-dessous.Then the FMS vertically controls the aircraft to follow the end-of-cruise and descent flight plan to the approach point requested by the procedure, ie the recommended beacon (if ICAO) or other point such as the IAF in France. This implies a full authority of the FMS on flight controls and thrust, as well as on any surfaces. During its descent to the selected navigation aid, the FMS inserts into its flight plan a racetrack circuit (Holding Pattern), taking the assumptions explained below.
Si un HOLD est défini dans la base de donnée de navigation sur la balise ou l'IAF, le FMS insère ce HOLD ; sinon, il utilise la fonction HOLD, avec les paramétrages suivants :
- ○ Vitesse donnée par DO 236B en fonction de l'altitude et de la catégorie de masse,
- ○ Relèvement par rapport au nord, parallèle au segment arrivant sur la balise/IAF,
- ○ Direction par défaut : Droite (Right),
- ○ Longueur de la portion droite : 1 minute.
- ○ Speed given by DO 236B as a function of altitude and mass category,
- ○ Bearing from north, parallel to the segment arriving at the beacon / IAF,
- ○ Default direction: Right,
- ○ Length of the right portion: 1 minute.
Une contrainte d'altitude égale à l'altitude minimale recommandée sur la balise/IAF ou égale à la prochaine contrainte d'altitude de la partie Intermédiaire de l'approche est insérée sur le HOLD, tout en étant relevée par une éventuelle MSA (Minimum Sector Altitude).An altitude constraint equal to the recommended minimum altitude on the beacon / IAF or equal to the next altitude constraint of the Intermediate part of the approach is inserted on the HOLD, while being raised by a possible MSA (Minimum Sector Altitude).
Le FMS utilise la fonction « IMMEDIATE EXIT » (Sortie Immédiate) pour sortir du circuit d'hippodrome lorsqu'il prédit une heure d'arrivée compatible de l'heure prévue initialement, et ajuste le déclenchement de la fonction pour garantir un atterrissage dans les 30 min autour de l'heure prévue.The FMS uses the "IMMEDIATE EXIT" function to exit the racetrack circuit when it predicts a compatible arrival time of the originally scheduled time, and adjusts the triggering of the function to ensure a landing in the track. 30 min around the scheduled time.
En approche finale, si une approche aux instruments était présente dans le plan de vol actif du FMS, celui ci suit cette approche jusqu'à l'atterrissage ; si aucune approche n'était entrée, le FMS effectue la procédure suivante :
- ○ Test des fréquences des moyens de radio navigation pour détecter les pistes en service, en prenant dans l'ordre les signaux ILS, MLS, GLS, VORDME, NDB
- ○ Insertion dans le plan de vol de la piste contenant un ILS, ou à défaut, dans l'ordre un MLS, GLS, VORDME, NDB, et qui se trouve du côté de l'appareil (pour éviter les croisements de piste)
- ○ Suivi du plan de vol jusqu'à l'atterrissage
- ○ Si tous les tests sont négatifs, chaîner dans le plan de vol une approche « Runway by itself » (Approche de type Piste en autonome, ne contenant que la piste et une demi droite dans l'axe de piste, partant du seuil de piste, sur laquelle on pourra guider l'avion) dans la direction opposée au vent mesuré à bord et suivre cette approche.
- ○ Test of the frequencies of the radio navigation means to detect the tracks in service, taking in order the signals ILS, MLS, GLS, VORDME, NDB
- ○ Insertion into the flight plan of the runway containing an ILS, or failing that, in the order of MLS, GLS, VORDME, NDB, and which is on the side of the aircraft (to avoid runway crossings)
- ○ Flight plan tracking to landing
- ○ If all the tests are negative, link in the flight plan a "Runway by itself" approach (Track-type approach in autonomous, containing only the track and a right half in the runway axis, starting from the runway threshold , on which we can guide the aircraft) in the opposite direction to the wind measured on board and follow this approach.
Les autres systèmes (Transpondeurs) peuvent émettre des signaux comme « TRANSMITTING BLIND », code 7700, selon le type de panne.Other systems (Transponders) can send signals like "TRANSMITTING BLIND", code 7700, depending on the type of failure.
Ce procédé sera adapté pour prendre en compte les spécificités de chaque état/régions. Ainsi, en Europe, les 20 min ci dessus sont remplacées par 7 min (doc 7030/4 Regional Supplementary procédure »).This process will be adapted to take into account the specificities of each state / region. Thus, in Europe, the above 20 min are replaced by 7 min (doc 7030/4 Regional Supplementary Procedure).
Un exemple de réalisation de ce cas En route est détaillé pour le plan de vol de la figure 4 qui se situe dans le secteur de Brétigny. L'organigramme des traitements de la figure 3 montre les étapes du procédé applicables qui sont détaillées dans la suite de la description.An example of this case En route is detailed for the flight plan of Figure 4 which is located in the Brétigny area. The flowchart of the processes of FIG. 3 shows the applicable process steps which are detailed in the remainder of the description.
- ○ Calcul du segment de maintien de trajectoire pendant un temps donné issue de la BDP, éventuellement relevé des MORA issues de la BDN et FMS ;○ Calculation of the trajectory-keeping segment during a given time from the BDP, possibly detecting MORA from the BDN and FMS;
- ○ Ajustement niveau et vitesse (passage en Managé à la vitesse courante) Recalcul du plan de vol latéral avec la vitesse courante○ Adjustment of level and speed (change to Managed at the current speed) Recalculation of the lateral flight plan with the current speed
- ○ Suivi de ce plan de vol court terme○ Follow-up of this short-term flight plan
Le FMS vérifie s'il existe un « temps maintien » dans la zone géographique courante dans la BDP. Si oui, il applique ce temps, si non, on utilise la valeur OACI de 20 min. Dans l'exemple, un temps de 7 min est trouvé et sera appliqué. Durant cette période, le FMS fige la vitesse de l'appareil à la valeur courante et le niveau au niveau actuel. Le FMS calcule une rejointe sur le plan de vol actif en effectuant une projection orthogonale de l'avion sur celui ci pour identifier le segment de rejointe et en effectuant un virage dont l'angle optimise l'écart avec les autres aéronefs. Pour cela, une possibilité est de tester, 5° par 5° une rejointe, entre une interception à 45° et une interception à 90°; pour chaque valeur de rejointe, Le FMS regarde si les autres avions environnants couperont l'axe de rejointe avec un écart vertical de moins de 500 pieds ; pour les avions qui coupent le segment de rejointe, le FMS extrapole la position de ces avions à partir des données de vitesse et de cap obtenues en interrogeant le transpondeur MODE S de l'avion en question (fonction du TCAS ou ADS-B) ; le FMS compare alors les temps de passage des avions qui coupent l'axe avec ses temps de passage au même point. La solution est la rejointe qui maximise les deltas de temps entre le drone et les avions de passage.The FMS verifies if there is a "hold time" in the current geographic area in the BDP. If yes, it applies this time, if not, we use the ICAO value of 20 min. In the example, a time of 7 min is found and will be applied. During this period, the FMS freezes the speed of the device at the current value and the level at the current level. The FMS calculates a join on the active flight plan by orthogonal projection of the airplane on the latter to identify the joining segment and making a turn whose angle optimizes the gap with the other aircraft. For this, one possibility is to test, 5 ° by 5 ° a join, between a 45 ° interception and a 90 ° interception; for each joined value, the FMS looks at whether the other surrounding aircraft will cut the rejoin axis with a vertical gap of less than 500 feet; for planes that cut the joining segment, the FMS extrapolates the position of these aircraft from the speed and heading data obtained by interrogating the MODE S transponder of the aircraft in question (TCAS or ADS-B function); the FMS then compares the times of passage of planes which cut the axis with its times of passage at the same point. The solution is the one that maximizes the time deltas between the drone and the passing aircraft.
Dans le cas de la figure 4, la rejointe 310 qui est la solution optimale est celle qui fait un angle de 45° avec la trajectoire.In the case of FIG. 4, the
Une fois la trajectoire latérale de rejointe obtenue, le FMS vérifie à partir de la BDN la valeur des MORA et ajuste éventuellement le niveau de vol, puis il vérifie l'absence de conflit dans le plan vertical avec les autres avions, au niveau en question. Si un conflit est détecté, l'algorithme reboucle jusqu'à trouver une solution.Once the rejoining lateral trajectory is obtained, the FMS checks from the BDN the value of the MORA and possibly adjusts the level of flight, then it verifies the absence of conflict in the vertical plane with the other aircraft, at the level in question. If a conflict is detected, the algorithm loops back to find a solution.
Si phase = CRZ, Suivi du plan de vol croisière jusqu'au (T/D) : Si phase = DES, suivi plan de vol 3D jusqu'au point d'approche issu de la BDP ; Contrôle des surfaces, de la poussée, des trains.If phase = CRZ, Cruise flight plan tracking to (T / D): If phase = DES, follow 3D flight plan to the approach point from the BDP; Control surfaces, thrust, trains.
Un algorithme de calcul possible est le suivant : Si le FMS prédit une rejointe sur le plan de vol sur une durée supérieure à « temps maintien », on reste à vitesse et niveau constants jusqu'à la rejointe, puis on repasse en « Vitesse et Vertical managés », soit au niveau et à la vitesse optimums calculées par le FMS ; si le FMS prédit une rejointe avant écoulement de « temps maintien », on poursuit sur le plan de vol jusqu'à atteindre le « temps maintien », puis on repasse en « vitesse et Vertical managés » ; en arrivant sur le point de fin de croisière (T/D), le FMS réaffecte le niveau de descente à celui du point d'approche issu de la BDP et engage la descente.A possible calculation algorithm is as follows: If the FMS predicts a rejection on the flight plan over a duration greater than "holding time", it remains at constant speed and level until it is rejoined, then returns to "Speed and Vertical Managed ", ie the optimum level and speed calculated by the FMS; if the FMS predicts a rejoin before the "hold time" has elapsed, the flight plan is continued until reaching the "hold time", then it returns to "speed and Vertical Managed"; when arriving at the end point of cruise (T / D), the FMS reallocates the descent level to that of the approach point from the BDP and engages the descent.
Le FMS insère un HOLD sur le point d'approche de la BDP de la manière suivante : Si un HOLD existe déjà sur le point d'approche, le FMS utilise ce HOLD ; sinon, si un HOLD est codé en BDN sur ce point, le FMS insère ce HOLD ; sinon, le FMS insère un HOLD avec tour à droite, longueur de leg droit de 1 min, vitesse OACI. Sur le point d'entrée et de sortie du HOLD, le FMS insère une contrainte d'altitude égale à la MSA récupérée de la BDP si elle existe. Sinon, le FMS insère une contrainte égale à la valeur de l'interception du faisceau GLIDE de l'ILS si elle existe. et, sinon, construit une approche par défaut et insère une contrainte égale au palier de décélération sur cette approche.The FMS inserts a HOLD on the approach point of the BDP as follows: If a HOLD already exists on the approach point, the FMS uses this HOLD; otherwise, if a HOLD is coded in BDN on this point, the FMS inserts this HOLD; otherwise, the FMS inserts a HOLD with right turn, right leg length of 1 min, ICAO speed. At the entry and exit point of the HOLD, the FMS inserts an altitude constraint equal to the MSA recovered from the BDP if it exists. Otherwise, the FMS inserts a constraint equal to the value of the ILS GLIDE beam intercept if it exists. and, if not, builds a default approach and inserts a constraint equal to the deceleration stop on that approach.
Si la masse d'atterrissage prévue est admissible pour la piste, le FMS vole le HOLD jusqu'à ce que l'heure prédite d'atterrissage corresponde à l'heure estimée initialement ; sinon, le FMS utilise le créneau de 30 min jusqu'à obtenir une masse atterrissage inférieure au seuil autorisé sur la piste ; dans tous les cas, au bout des 30 min d'écart sur l'heure estimée, le FMS sort du HOLD et poursuit l'approche.If the planned landing mass is permissible for the runway, the FMS flies the HOLD until the predicted landing time matches the originally estimated time; otherwise, the FMS uses the slot of 30 min until obtain a landing mass below the permitted threshold on the runway; in all cases, after 30 minutes of deviation on the estimated time, the FMS leaves the HOLD and continues the approach.
Si entrée avant la panne, utilisation de la procédure entrée, sinon choix optimisant les moyens sol. Un algorithme possible est le suivant : Si une procédure est codée avant détection de la panne, le FMS suit cette procédure ; si aucune procédure n'est codée, le FMS cherche la procédure d'approche qui maximise la précision, compte tenu de ses moyens embarqués. Dans l'ordre il utilisera : ILS, MLS, GLS, FLS, GPS, VOR/DME ; si aucune approche n'est possible avec les moyens ci dessus, le FMS fabrique une approche « Runway by itself » en chaînant un segment dans l'axe de piste, à -3° de pente sur 5 NM, du côté opposé au vent. Dans tous les cas, si le FMS détecte une panne de moyen de radionavigation pour effectuer l'approche en question, on passe sur l'algorithme « procédure d'urgence à l'atterrissage » expliqué dans l'exemple de réalisation correspondant. Le FMS pilote les sorties de becs, volets et trains lors de l'approche, comme le ferait le pilote, lorsqu'il atteint les vitesses caractéristiques associées.If input before the failure, use the procedure entered, otherwise choice optimizing the ground means. One possible algorithm is: If a procedure is coded before the failure is detected, the FMS follows this procedure; if no procedure is coded, the FMS looks for the approach procedure that maximizes accuracy, given its embedded means. In order it will use: ILS, MLS, GLS, FLS, GPS, VOR / DME; if no approach is possible with the means above, the FMS manufactures a "Runway by itself" approach by chaining a segment in the runway axis, at -3 ° of slope on 5 NM, on the opposite side to the wind. In all cases, if the FMS detects a failure of radionavigation means to perform the approach in question, we pass on the algorithm "emergency landing procedure" explained in the corresponding example embodiment. The FMS controls the outputs of nozzles, flaps and trains during the approach, as the pilot would when he reaches the associated characteristic speeds.
Les principaux éléments du procédé dans le cas « Au décollage » sont précisés ci-dessous. Les procédures décrites ici sont celles à appliquer en cas de panne de communications uniquement. Il existe d'autres procédures très différentes pour traiter des cas de panne moteur, etc ...The main elements of the process in the "take-off" case are specified below. The procedures described here are those to be applied in the event of a communications failure only. There are other very different procedures for handling engine failure cases, etc.
En cas de situation de déclenchement d'une procédure d'urgence en raison d'une panne de communication au décollage, la quasi-totalité des procédures à appliquer sont de type : « Continuez à voler jusqu'à la limite de la TMA, en suivant la procédure de SID à la dernière altitude allouée, ou si cela n'est pas compatible avec les obstacles existants, positionnez-vous à l'altitude minimale de sécurité. Ensuite, montez à l'altitude de croisière indiquée par le plan de vol actif. » Ce type de procédure très courant peut être traduit de la manière suivante dans un système de gestion du vol : Aéronef en MANAGE (Contrôle automatique intégral ) ; insertion d'une contrainte d'altitude « AT OR BELOW » (Inférieure ou égale) sur les points de SID, égale au dernier niveau assigné par le contrôle, éventuellement relevé par la MSA (évitement d'obstacle) ; maintien à ce niveau jusqu'aux limites géographique de la TMA, à coder dans une base de donnée ; retour au plan de vol actif FMS, qui va automatiquement basculer sur une phase de montée jusqu'au niveau de croisière entré au sol ; application de la procédure « En Route » décrite ci dessus.In the event of a situation triggering an emergency procedure due to a communication failure during take-off, almost all the procedures to be applied are of the type: "Continue flying to the limit of the TMA, in following the SID procedure at the last allocated altitude, or if this is not compatible with existing obstacles, move to the minimum safe altitude. Then, climb to the cruising altitude indicated by the active flight plan. This type of very common procedure can be translated as follows in a flight management system: Aircraft in MANAGE (Full automatic control); insertion of an altitude constraint "AT OR BELOW" (lower or equal) on the points SID, equal to the last level assigned by the control, possibly raised by the MSA (obstacle avoidance); maintaining at this level up to the geographical limits of the TMA, to be coded in a database; return to the active FMS flight plan, which will automatically switch to a climbing phase up to the level of cruising entered on the ground; application of the "En Route" procedure described above.
Selon les régions/états/aérodromes, des ajustements inscrits dans les cartes peuvent être nécessaires. Ils sont codés dans la BDP.Depending on the region / state / aerodrome, adjustments in the maps may be necessary. They are encoded in the BDP.
Ce mode de réalisation « Au décollage » est illustré par l'exemple de la figure 6. L'aéronef est situé en bas et vient de décoller. Le plan de vol actif passe par les points WP1 ... WP5. Les point WP1 .. WP4 sont les points de la SID, et le point WP5 est le premier point de la partie « EN ROUTE ». Le plan de vol « panne de comm » stocké en BDP, passe par WP1, WP6, WP7. L'hexagone représente la TMA.This "take-off" embodiment is illustrated by the example of FIG. 6. The aircraft is located at the bottom and has just taken off. The active flight plan passes through points WP1 ... WP5. The WP1 .. WP4 points are the SID points, and the WP5 point is the first point of the "EN ROUTE" section. The flight plan "Comm Failure" stored in BDP, goes through WP1, WP6, WP7. The hexagon represents the TMA.
L'organigramme des traitements de ce mode de réalisation pour cet exemple est celui de la figure 5.The flowchart of the treatments of this embodiment for this example is that of FIG.
Le FMS charge par appel à la BDP le plan de vol « Situation d'urgence » applicable à la situation d'urgence détectée dans la phase courante. Le FMS charge les coordonnées des points caractéristiques de la TMA et détermine le premier point à l'extérieur de la TMA sur le plan de vol actif (ici WP5). Le FMS chaîne le plan de vol « Situation d'urgence » sur ce premier point, en minimisant la distance et en suivant les contours de la TMA ; un l'algorithme possible est le suivant : Une marge de X NM (par exemple 5 NM) vis à vis du polyèdre est déterminée ; au niveau des points de cassure du polyèdre, on crée un point sur le segment bi-secteur, à 5 NM du contour ; on relie ensuite ces points jusqu'à WP5 ; on effectue ce calcul à la fois en partant sur la gauche et sur la droite, à la fin du plan de vol « Situation d'urgence » et on conserve celui dont la distance est la plus faible.The FMS calls the BDP the "Emergency Situation" flight plan applicable to the emergency situation detected in the current phase. The FMS loads the coordinates of the characteristic points of the TMA and determines the first point outside the TMA on the active flight plan (here WP5). The FMS chains the flight plan "Emergency Situation" on this first point, minimizing the distance and following the contours of the TMA; a possible algorithm is as follows: A margin of X NM (for example 5 NM) with respect to the polyhedron is determined; at the break points of the polyhedron, a point is created on the bi-sector segment, 5 NM from the contour; these points are then connected up to WP5; this calculation is done at the same time starting on the left and on the right, at the end of the flight plan "Emergency situation" and we keep the one whose distance is the lowest.
Au niveau profil vertical, on insère sur les points de ce plan de vol des contraintes d'altitude « AT OR ABOVE » à la valeur de la MSA du secteur issue de la BDN sur les points de la procédure de départ « Situation d'urgence ». Le FMS assigne un niveau de croisière égal au dernier niveau obtenu du contrôle. Sur le dernier point de la procédure de départ (ici WP7 ), on n'insère aucune contrainte, de même que sur les points EN ROUTE suivants (ici WP5), de sorte que le profil de montée soit calculé pour monter au niveau de croisière, c'est à dire au dernier niveau assigné par le contrôle. Le FMS guide sur ce plan de vol puis passe sur la partie « Situation d'urgence En Route ».At the vertical profile level, altitude points "AT OR ABOVE" are inserted on the points of this flight plan at the value of the MSA of the sector resulting from the BDN on the points of the departure procedure "Emergency situation ". The FMS assigns a cruising level equal to the last level obtained from the control. On the last point of the starting procedure (here WP7), one does not insert any constraint, as well as on the points ON ROAD following (here WP5), so that the climb profile is calculated to go up to the cruising level, ie to the last level assigned by the control. The FMS guides on this flight plan then passes on the part "Emergency situation en route".
Les principaux éléments du procédé dans le cas « En approche » sont précisés ci-dessous. Les procédures décrites ici sont celles à appliquer en cas de panne de com uniquement. Il existe d'autres procédures très différentes pour traiter des cas de panne moteur, etc ...The main elements of the process in the "Approach" case are specified below. The procedures described here are those to be applied in the event of a com failure. There are other very different procedures for handling engine failure cases, etc.
En cas de panne de communication à l'atterrissage, il est généralement demandé d'appliquer la procédure d'approche interrompue (MISSED APPROACH), puis en cas d'échec répété, d'appliquer la procédure « LEAVING PROCEDURE ». Les « LEAVING PROCEDURES » sont presque toujours des instructions de suivi de SID et de radiales vers des balises prédéterminées. Par exemple pour NICE (France) « Après l'approche interrompue, montez à 2500 pieds et quittez ensuite la TMA de Nice at 2500 pieds sur la direction R-126 de VOR « NIZ ». Le codage de cette procédure dans le FMS est possible par l'ajout de legs ARINC 424 , de type CA 2500 (« Course to an altitude equal to 2500 feet », ie « Route vers une altitude de 2500 pieds »), suivi d'un leg CR 126NIZ (« Course to a RADIAL 126° MAG from VOR NIZ », ie « Route vers une radiale 126° à partir de VOR « NIZ »), et peut donc être inclus dans la base de donnée de navigation de l'appareil. Toutes les procédures pour quitter la TMA sont codables dans une base de donnée. Il s'agit pour le FMS de créer un nouveau type de liaison entre la fin de l'approche interrompue et cette procédure.In the event of communication failure on landing, it is generally required to apply the Missed Approach procedure (MISSED APPROACH) and, in the event of repeated failure, to apply the "LEAVING PROCEDURE" procedure. LEAVING PROCEDURES are almost always SID and radial tracking instructions to predetermined tags. For example for NICE (France) "After the missed approach, go up to 2500 feet and then leave Nice TMA at 2500 feet on direction R-126 of VOR" NIZ ". The coding of this procedure in the FMS is possible by adding legacy ARINC 424, type CA 2500 ("Course to an altitude equal to 2500 feet", ie "Route to an altitude of 2500 feet"), followed by a leg CR 126NIZ ("Course to a RADIAL 126 ° MAG from VOR NIZ", ie "Route to a radial 126 ° from VOR" NIZ "), and can therefore be included in the navigation database of the apparatus. All the procedures to leave the TMA are codable in a database. This is for the FMS to create a new type of link between the end of the missed approach and this procedure.
Ce mode de réalisation « En approche » est illustré par l'exemple de la figure 8 où est représentée la TMA de NANTES. La procédure est : « Dans le cas où le pilote n'a pas connaissance de la piste en service, appliquez la procédure pour RWY03 (Un cercle avant l'atterrissage peut être nécessaire si le vent observé par le pilote indique que RWY21 est en service). En cas d'approche interrompue, appliquez la procédure publiée correspondante et entamez une seconde approche. Si la deuxième approche échoue, suivez la procédure correspondante applicable puis quittez la TMA à 3000 pieds et tentez d'atteindre la VMC ».This "approaching" embodiment is illustrated by the example of FIG. 8, in which the TMA of NANTES is represented. The procedure is: "In the case where the pilot is not aware of the runway in use, apply the procedure for RWY03 (A circle before landing may be necessary if the wind observed by the pilot indicates that RWY21 is in service ). If missed approach, apply the corresponding published procedure and start a second approach. If the second approach fails, follow the applicable procedure and exit the TMA at 3000 feet and attempt to reach the VMC.
L'organigramme des traitements de cet exemple de réalisation est donné à la figure 7.The flowchart of the treatments of this embodiment is given in FIG.
Dans le cas du drone, il n'y a pas de possibilité de suivre la procédure en conditions « a vue » (VMC) puisque le pilote ne « voit » pas la piste. Un algorithme possible sera donc : Si une approche complète a été entrée avant la « Situation d'urgence », le FMS suit la procédure décrite dans la partie « Situation d'urgence En Route » , à partir de l'étape 5 ; si aucune piste n'a été entrée, le FMS récupère les pistes d'atterrissage possibles dans la BDP (ici RWY03 ou 21) et détermine grâce au vent la piste en service. En l'absence de vent, le FMS utilise la piste préconisée en BDP (ici RWY03) ; le FMS bascule ensuite sur l'étape 5 de la partie « En Route » pour déterminer le meilleur moyen de radionavigation pour atterrir sur cette piste. Si la « Situation d'urgence » est déclenchée pendant une phase de remise de gaz (Missed approach), c'est à dire pendant que le pilote au sol effectuait une procédure de remise des gaz, alors le FMS récupère en BDP le plan de vol « Situation d'urgence » (ici poursuite de la Missed approach puis tentative de deuxième approche). Le FMS bascule ensuite sur l'étape 5 de la partie « En Route » pour déterminer le meilleur moyen de radionavigation pour atterrir sur cette piste. Dans ce cas du drone, on n'applique pas la procédure LEAVING TMA car les conditions VMC sont inapplicables. Le drone poursuivra ses approches jusqu'à en réussir une, même si cela doit conduire à des dégâts sur l'appareil.In the case of the drone, there is no possibility of following the procedure in "on-demand" conditions (VMC) since the pilot does not "see" the runway. A possible algorithm will therefore be: If a complete approach has been entered before the "Emergency Situation", the FMS follows the procedure described in the section "Emergency situation en route", starting from
Dans le cas avion piloté le procédé peut suivre la procédure jusqu'au bout. Le FMS va donc proposer de suivre le même cheminement que ci dessus et, en cas de 2ème échec d'atterrissage, va récupérer le polyèdre TMA dans la BDP, chaîner au dernier point de Missed approach une droite dans l'axe de ce dernier segment jusqu'à la limite de la TMA, éventuellement contraindre les points créés en altitude (ici 3000 pieds). En cas de succession d'approches manquées, la procédure d'urgence ultime sera normalement l'intervention des avions de chasse qui guideront l'avion dans son atterrissage.In the piloted airplane case the process can follow the procedure to the end. The FMS will therefore propose to follow the same path as above and, in case of 2 nd landing failure, will recover the polyhedron TMA in the BDP, chaining at the last point of Missed approach a line in the axis of the latter segment up to the limit of the TMA, possibly constrain the points created in altitude (here 3000 feet). In the event of a succession of missed approaches, the ultimate emergency procedure will normally be the intervention of the fighter planes that will guide the aircraft as it lands.
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