FR2938327A1 - Procede pour la determination de la vitesse d'un aeronef - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef étant soumis à une contrainte horaire. L'invention consiste non plus à calculer un couple CAS/MACH unique en montée/descente mais à d'adapter la vitesse de manière continue, aux bornes de courbes de vitesse minimale V et maximale V définissant une enveloppe de vol de l'aéronef. Le calcul de ces vitesses est réalisé à partir de consignes de vitesses maximales et minimales constantes et d'un coefficient prenant en compte un écart à la contrainte horaire.
Description
Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef L'invention concerne la détermination de la vitesse d'un aéronef étant soumis à une contrainte de temps. Depuis quelques années, des réflexions sont menées sur l'augmentation du trafic et la charge des contrôleurs aériens qui en découle.
Afin de garantir la sécurité mais aussi la viabilité économique du transport aérien, il est envisagé, notamment en phase d'approche, d'imposer une contrainte de temps sur un point de passage particulier : seuil de piste, repère d'approche initiale ou (IAF pour Initial Approach Fix), ou point de ralliement pour l'approche finale, dit Point de Merge ATC.
Cela permet au contrôle aérien de garantir un flux lissé en approche, et de gérer un nombre d'avions stable correspondant aux capacités des outils sol et à la charge limite d'un contrôleur aérien. Ces contraintes de temps peuvent également servir dans d'autres contextes opérationnels tels que la gestion du nombre d'avions par secteur.
A bord de l'aéronef, la contrainte de temps est en général insérée dans un calculateur de gestion de vol dit FMS (acronyme de Flight Management System). Un système de gestion du vol est constitué de différents composants fonctionnels qui permettent à l'équipage de programmer un vol à partir d'une base de données de navigation. Le système calcule une trajectoire latérale et verticale permettant de rejoindre la destination du plan de vol. Ces calculs sont basés sur les caractéristiques de l'avion et des données fournies par l'équipage et l'environnement du système. Les fonctions de positionnement et de guidage collaborent pour aider l'aéronef à rester sur cette trajectoire.
Le pilote peut programmer la tenue d'une contrainte de temps, dite RTA pour Required Time Arrivai, à un point du plan de vol sur requête du contrôle aérien par exemple. Dans ce cas le FMS effectue une optimisation de la trajectoire par itérations successives pour respecter la contrainte. Pour respecter une RTA, le FMS calcule des prédictions pour déterminer la stratégie de vitesse. Une fois la stratégie choisie, un re-calcul aura lieu si la prédiction de temps de passage au point contraint, dit ETA pour Estimated Time of Arrivai, sort d'une tolérance prédéterminée. Cependant la vitesse d'un aéronef est cantonnée dans une enveloppe de vitesse définie par deux profils de vitesse : un profil de vitesse maximum et un profil de vitesse minimum. Ils dépendent principalement de la masse et de l'altitude de l'aéronef. La vitesse maximum dépend également de la température ambiante. D'autres paramètres peuvent également entrer en jeu selon le type d'aéronef. La figure 1 représente une évolution typique des valeurs limites d'une l'enveloppe 11 de vol pour une altitude et une température données en fonction de la masse avion. L'axe des abscisses représente les masses décroissantes vers la droite, l'axe des ordonnées les vitesses. On constate que la vitesse minimale VMIN croît avec la masse de l'aéronef. Tandis que sa vitesse maximale VMax décroît à partir d'un certain seuil. Dans les systèmes de gestion du vol selon l'art connu, les vitesses sont exprimées dans une unité de vitesse appelée CAS acronyme de Calibrated AirSpeed ou en MACH. Néanmoins, la tenue d'une contrainte de temps est fonction de la vitesse sol ou GS pour Ground speed. La vitesse sol est la composante horizontale de la vitesse par rapport au sol ; elle est déterminée par la somme de la vitesse air et du vent. La figure 2 représente la variation de la vitesse air en fonction de l'altitude pour une vitesse donnée exprimée en CAS ou en MACH. On peut constater que pour une valeur de CAS constante, la vitesse air (et donc la vitesse sol) augmente avec l'altitude. Pour une valeur de MACH constante, la vitesse sol diminue avec l'altitude. Les évolutions en vitesse se font plutôt en CAS à basse altitude et en MACH à haute altitude. Dans les systèmes de gestion du vol selon l'art connu, les consignes de vitesses sont limitées à : un couple CAS/MACH pour la phase de montée de l'aéronef, quelques valeurs de vitesse MACH pour sa phase de croisière et un couple CAS/MACH pour la phase de descente. La CAS et le MACH de consigne sont fonction d'un critère d'optimisation économique dit Cl pour Cost Index, de la masse, de l'altitude, et de la température.
L'indice de coût "Cost Index" est en fait un critère d'optimisation entre les coûts horaires CT ("Cost of Time") et les coûts du pétrole CF ( "Cost of Fuel"). Le Cost Index est défini par Cl = CT/CF. La valeur de cet indice de coût pour un aéronef et une mission donnée est déterminée selon des critères propres à chaque exploitant, et contraint notamment les règles de détermination des altitudes et vitesses du plan de vol (profil vertical du plan de vol). Les vitesses maximales (CAS ou Mach) peuvent être fonction de la masse et l'altitude sur certains aéronefs, comme c'est le cas pour la figure 1. La figure 2 présente une courbe de vitesse minimale Vmin 201 et une courbe de vitesse maximale Vmax 202 correspondent à un cas de masse initiale notée GWO, et intégrant le délestage de la masse de l'aéronef. Les vitesses minimales (CAS ou Mach) tiennent compte des vitesses de décrochage avec une marge. Ces vitesses minimales sont fonctions notamment de la masse, de l'altitude et de la température. Les consignes de CAS et de MACH, calculées avec les méthodes selon l'art connu, sont limitées par l'enveloppe. Chacune de ces limites est calculée pour un seul point de l'enveloppe. Pour la phase de montée ou la phase de descente, il peut arriver que l'enveloppe de vol en haut ou en bas soit plus limitante que l'enveloppe de vol en cours de phase. Plusieurs méthodes selon l'art connu permettent de contrôler la trajectoire 4D de l'aéronef pour lui faire respecter une contrainte de temps. Ces méthodes effectuent toutes une convergence en vitesse, en boucle ouverte : on ré-optimise la trajectoire 4D à intervalles réguliers mais on ne régule pas. Ces méthodes sont généralement basées sur une variation du Cost Index. On connaît par le brevet US 5,457,634 un système de gestion de vol permettant de respecter une contrainte de temps en faisant varier un indice de coût Cost Index . Un tel système permet notamment de calculer une altitude de croisière optimale pour économiser la consommation de carburant. Un des inconvénients d'un tel système survient lorsqu'une contrainte horaire ne peut pas être respectée. Le système peut alors signaler que la contrainte est manquée alors que celle-ci pourrait être respectée en adoptant une vitesse de vol plus proche des limites de l'enveloppe de vol.
L'invention vise à pallier les problèmes cités précédemment en proposant un procédé pour le calcul d'une vitesse permettant de respecter une contrainte horaire RTA. L'invention consiste non plus à calculer un couple CAS/MACH unique en montée/descente mais à d'adapter la vitesse de manière continue, aux bornes des courbes de vitesses minimale Vmin et maximale Vmax quand une contrainte de temps ne peut être atteinte en suivant un couple CAS/MACH unique. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef étant soumis à une contrainte horaire RTA exprimée sous la forme d'une date fixée à un point déterminé, ledit aéronef présentant un profil de vitesse limite Vlimite, ledit aéronef comprenant un système de gestion de vol calculant une heure d'arrivée prédite ETA de l'aéronef audit point en suivant une consigne de vitesse exprimée sous la forme d'un couple de vitesses constantes CAS,MACH, le système de gestion de vol calculant, en outre, une première heure d'arrivée ETA1 de l'aéronef audit point en suivant un couple de vitesses limites constantes CASiimite,MACHiimite, l'aéronef suivant la première vitesse du couple CASiimite lorsque l'aéronef vole à une altitude inférieure à une altitude prédéfinie AltMax, ledit procédé étant caractérisé en qu'il comporte : ^ le calcul d'une deuxième heure d'arrivée ETAenv2 en volant selon le profil de vitesse limite Vlimite, ^ si la contrainte horaire RTA est comprise entre la première heure d'arrivée ETA1 et la deuxième heure d'arrivée ETAenv2 : ^ le calcul d'un écart AETA à la contrainte horaire : AETA = DETA-RTAI, ledit écart à la contrainte AETA horaire étant égal à la valeur absolue de la différence entre l'heure d'arrivée prédite ETA de l'aéronef audit point en suivant une consigne de vitesse et la contrainte horaire RTA, ^ le calcul d'un premier profil de vitesse CAS(alti) fonction d'une altitude à partir du profil de vitesse limite Vlimite, avec alti étant une altitude entre 0 et 25 l'altitude prédéfinie AltMax, ^ le calcul d'un second profil de vitesse MACH(alt2) fonction d'une altitude, à partir du profil de vitesse limite Vlimite, avec alt2 étant une altitude entre l'altitude prédéfinie AltMax et une altitude de croisière, ^ la mise à jour de l'heure d'arrivée prédite ETA en prenant en compte le 30 premier et le second profil de vitesse CAS(alti) et MACH(alt2) calculés, ^ le calcul de l'écart AETA à la contrainte horaire : AETA = IETA - RTAI ^ si l'écart à l'heure d'arrivée AETA est non nul, le retour à l'étape de calcul du premier profil de vitesse CAS(alti), sinon l'application des profils de vitesse calculés à l'aéronef.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comporte en outre une étape de calcul d'un coefficient C en fonction de l'écart AETA à la contrainte horaire et en ce que si l'écart AETA à la contrainte horaire est non nul, le retour à l'étape de calcul du premier profil de vitesse CAS(alti).
Selon une variante de l'invention, le profil de vitesse limite Viimite est un profil de vitesse maximale Vmax, la première heure d'arrivée ETA1 étant une heure d'arrivée ETAMin de l'aéronef suivant un couple de vitesses maximales constantes CASMax,MACHMax, la deuxième heure d'arrivée ETAenv2 étant une heure d'arrivée ETAenvMin suivant le profil de vitesse maximale Vmax. Selon une autre variante de l'invention, le profil de vitesse limite Vlimite est un profil de vitesse minimale VMin, la première heure d'arrivée ETA1 étant une heure d'arrivée ETAMax de l'aéronef suivant un couple de vitesses minimales constantes CASMin,MACHMin, la deuxième heure d'arrivée ETAenv2 étant une heure d'arrivée ETAenvMax suivant le profil de vitesse minimale VMin. L'invention concerne aussi un système de gestion de vol d'un aéronef comprenant un module pour la construction d'une trajectoire continue à partir de points d'un plan de vol et un module de prédictions pour la construction d'un profil vertical optimisé sur la trajectoire, caractérisé en ce que les modules de prédictions et pour la construction d'une trajectoire comprennent des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention a pour avantage de restaurer une marge de temps en utilisant au mieux les capacités de l'aéronef en s'approchant des limites de l'enveloppe de vol. Ce procédé fonctionne quelle que soit la méthode de guidage choisie : guidage en vitesse air ou TAS pour True AirSpeed ou en guidage en CAS/MACH après conversion. Le procédé effectue un guidage en vitesse en faisant varier celle-30 ci de manière continue, évitant les sauts de consigne de vitesse et par conséquent de poussée moteur. L'utilisation de l'invention a pour autre avantage la réduction du stress de l'équipage en proposant automatiquement une solution maximisant la probabilité de tenue d'une RTA et la réduction de la charge de travail du 35 contrôleur, par la diminution du taux de contraintes manquées.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite à titre d'exemple non limitatif et à l'aide des figures parmi lesquelles : La figure 1, déjà présentée, représente une enveloppe de vitesse 5 d'un aéronef. La figure 2, déjà présentée, représente l'évolution en fonction de l'altitude de la vitesse air d'un aéronef pour une vitesse CAS ou MACH donnée. La figure 3 représente des courbes de vitesses air minimales et 10 maximales d'un aéronef. La figure 4 représente les heures d'arrivée au plus tôt et au plus tard en utilisant le procédé selon l'invention. La figure 5 illustre les principales étapes du procédé selon l'invention dans le cas d'un retard sur une contrainte horaire. 15 La figure 6 illustre les principales étapes du procédé selon l'invention dans le cas d'une avance sur une contrainte horaire. La figure 7 illustre une architecture d'un système de gestion de vol. La figure 3 représente des courbes de vitesses air minimale et 20 maximale d'un aéronef. L'axe des abscisses représente des vitesses air réelles (ou TAS pour True Airspeed). L'axe des ordonnées représente des altitudes en pieds (ou ft pour foot). Les courbes de vitesses air minimale Vm;n 301 et maximale Vmax 302 de la figure correspondent à un cas de masse initiale GW0 et tiennent 25 compte du délestage de la masse avion. (c'est pourquoi par exemple les parties en CAS ne sont pas à ISO CAS). Les consignes de CAS et de MACH, calculées avec les méthodes selon l'art connu, sont limitées par l'enveloppe. Chacune de ces limites par l'enveloppe est calculée pour un seul point de l'enveloppe. Dans l'exemple, 30 la consigne de CAS est limitée par l'enveloppe à sa valeur à 22000 ft à 320 noeuds (ou kts pour knots). Il existe une première marge 305 entre une courbe à CAS constant 304 passant par le point limite 303 et la courbe de vitesse maximale Vmax 302. Cette marge 305 se situe aux altitudes inférieures à l'altitude de limitation par l'enveloppe de 22000 ft. La première marge 305 représente des plages de vitesses, par altitude, volables par l'aéronef et supérieures à la consigne de CAS constante. Dans l'exemple, la consigne de MACH est limitée par l'enveloppe à un second point 307 correspondant à une altitude de 30000 ft, à une vitesse Mach de 0,70. Il existe une seconde marge 306 entre une courbe à MACH constant 308 passant par le second point limite 307 et la courbe de vitesse maximale Vmax 302. La seconde marge 306 se situe aux altitudes inférieures à l'altitude de limitation par l'enveloppe de 30000 ft. La seconde marge 306 représente des plages de vitesses, par altitude, volables par l'aéronef et supérieures à la consigne de MACH constante. La figure 4 représente un axe temporel 41 le long duquel sont représentées différentes heures d'arrivées prédites d'un aéronef en un point donné. Un premier point RTA 42 représente une contrainte à laquelle est soumis l'aéronef. Un deuxième 43 et un troisième 44 point ETAmin,ETAmax représentent les heures d'arrivée au plus tôt et au plus tard en volant respectivement selon des consignes de vitesse maximale et minimale constante. Un quatrième 45 et un 46 cinquième point ETAenvm;n,ETAenvmax représentent les heures d'arrivée au plus tôt et au plus tard en volant respectivement selon les vitesses maximale et minimale délimitant l'enveloppe de vol de l'aéronef. Le premier point 42 étant situé hors du segment formé par le second 43 et le troisième point 44, l'aéronef n'est pas en mesure de respecter la contrainte horaire en suivant une consigne de vitesse calculée avec un procédé selon l'art connu. Mais le premier point 42 étant situé entre le quatrième 45 et le deuxième point 43, la contrainte horaire est supérieure à l'heure d'arrivée au plutôt en volant selon la vitesse maximale autorisée par l'enveloppe de vol. La contrainte peut donc dans ce cas être respectée en adoptant une vitesse appropriée. L'invention concerne un procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef soumis à une contrainte horaire RTA. Une contrainte horaire peut être exprimée sous la forme d'une date fixée à un point déterminé. L'aéronef présente au moins un profil de vitesse limite, en particulier : un profil de vitesse minimale Vmin et un profil de vitesse maximale Vmax• L'aéronef obéit à une consigne de vitesse spécifique dans une phase de montée et une phase de descente. La consigne de vitesse spécifique est exprimée sous la forme d'un couple de vitesses constantes (CAS,MACH).
L'aéronef comprend un système de gestion de vol permettant de calculer une heure d'arrivée prédite ETA de l'aéronef audit point en suivant la consigne de vitesse. Dans une première variante de mise oeuvre du procédé selon l'invention, le système de gestion calcule aussi une première heure d'arrivée ETAMIN, de l'aéronef audit point en suivant un couple de vitesses maximales constantes (CASM,,MACHM(). L'aéronef vole à la première vitesse CASmax du couple pour une altitude comprise entre 0 et une altitude prédéfinie AItMAx, dite altitude de crossover, à la seconde vitesse MACHMM du couple pour une altitude comprise entre l'altitude AltMAx et une altitude de croisière. La figure 5 illustre les principales étapes du procédé selon l'invention dans le cas d'un retard sur une contrainte horaire. Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes : ^ le calcul 51 d'une deuxième heure d'arrivée ETAenvM;n en volant selon le 15 profil de vitesse maximale Vmax, c'est l'heure d'arrivée au plutôt en volant aux limites de l'enveloppe de vol, ^ si 54 la contrainte horaire RTA est inférieure à la première heure d'arrivée ETAM;n et supérieure à la seconde heure d'arrivée ETAenvM;n : ^ le calcul 55 d'un écart AETA à la contrainte horaire : AETA = ETA-RTA 20 ^ le calcul 56 d'un coefficient C en fonction de l'écart AETA à la contrainte horaire ; Selon une caractéristique du procédé selon l'invention, le coefficient C est calculé selon la relation suivante : C = AETA / (ETAMIN - ETAenvMIN) Le coefficient C est fonction de l'écart AETA à la contrainte horaire. 25 Il peut être calculé selon d'autres relations prenant en compte cet écart. ^ le calcul 57 d'un premier profil de vitesse CAS(alt1) fonction d'une altitude ; selon une caractéristique de l'invention, ledit premier profil de vitesse répond à l'équation suivante : n/ CAS(alti) = CASMAx + C•[Vmax(alti) - CASmax] 30 Avec alti étant une altitude entre 0 et l'altitude de crossover AltmAx du premier couple de vitesse (CASM,o,x,MACHM,o,x), ^ le calcul d'un second profil de vitesse MACH(alt2) fonction d'une altitude ; selon une caractéristique de l'invention, ledit second profil de vitesse répondant à l'équation suivante : 35 MACH(alt2) = MACHMAx + C•[Vmax(alt2) - MACHmax] Avec alt2 étant une altitude comprise entre l'altitude de crossover AItMAx du premier couple de vitesse (CASMAx,MACHMA)() et l'altitude de croisière de l'aéronef ; ^ la mise à jour 58 de l'heure d'arrivée prédite ETA en prenant en compte le premier et le second profil de vitesse CAS(alti) et MACH(alt2) calculés, ce calcul peut être effectué par le système de gestion de vol ; ^ le calcul 59 de l'écart AETA à la contrainte horaire : AETA = ETA ù RTA, l'heure prédite ETA ayant été mise à jour en prenant en compte les nouvelles consignes de vitesse, on peut calculer un nouvel écart à la contrainte de temps, ^ si l'écart AETA à la contrainte horaire est non nul 59, le retour à l'étape de calcul 56 du coefficient C, sinon l'application des profils de vitesse calculés à l'aéronef.
Selon une caractéristique de l'invention, si 52 la contrainte horaire est inférieure à la seconde heure d'arrivée (ETAenvM;n) alors 53 l'application du profil de vitesse maximale Vmax à l'aéronef. Dans ce cas, la contrainte horaire ne peut pas être respectée même en volant aux limites de l'enveloppe de vol de l'aéronef. Cette étape de procédé a pour effet de limiter l'écart entre l'heure d'arrivée effective de l'aéronef et la contrainte horaire.
Selon une variante de l'invention, le procédé selon l'invention comprend, en outre, une étape de calcul d'un profil de vitesse, dit profil de vitesse caractéristique médiane Vmédiane, à partir de données d'une base de performances. La vitesse consigne RTA (CAS et MACH) est donnée par un ratio entre cette vitesse médiane et soit Vmax soit Vmin. Et comme dans la réalisation précédente, elle est calculée le long de la mission en fonction de l'altitude et du délestage. Dans ce cas, dans l'exemple de la figure 5, on utilise : En montée, pour la partie CAS, une CAS constante entre l'altitude initiale et une altitude de transition se situant sous une première altitude alti de montée, puis une convergence vers l'enveloppe en CAS. On passe alors en MACH à l'altitude de Cross Over, et on se cale ensuite sur un MACH constant jusqu'à une seconde altitude alt2 de montée.
En descente, pour la partie CAS, une CAS constante entre l'altitude initiale et une altitude de transition se situant sous une première altitude alti de descente, puis une convergence vers l'enveloppe en CAS. On passe alors en MACH à l'altitude de Cross Over, et on se cale ensuite sur un MACH constant jusqu'à une altitude alt2 de descente. Cette variante est donc intermédiaire entre le procédé et l'état de l'art, puisqu'elle propose un couple CAS/MACH constant sur une partie de la montée et de la descente, et un couple variable le long de l'enveloppe. La vitesse médiane est calculée comme étant égale à la moyenne du profil de vitesse (en vitesse sol) issue de la première variante du procédé, entre l'altitude initiale et l'altitude de transition décrite dans la variante (première altitude alti ou seconde altitude alt2). Elle permet d'obtenir sur une plage d'altitude, une vitesse de consigne constante, et de ne faire converger la consigne vers l'enveloppe que sur la partie haute de la plage d'altitude.
Dans une deuxième variante de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le système de gestion calcule une première heure d'arrivée ETAMax, de l'aéronef audit point en suivant un couple de vitesses minimales constantes (CASM;n,MACHM;n). L'aéronef vole à la vitesse CASMin pour une altitude comprise entre 0 et une altitude prédéfinie AItM;n de crossover et à la vitesse MACHM;n pour une altitude comprise entre la seconde altitude AltM;n et une altitude de croisière. La figure 6 illustre les principales étapes du procédé selon l'invention dans le cas d'une avance sur une contrainte horaire. Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes : ^ le calcul 61 d'une deuxième heure d'arrivée ETAenvMax en volant selon un profil de vitesse minimale Vmin, ^ si 64 la contrainte horaire RTA est supérieure à la première heure d'arrivée ETAMaX et inférieure à la deuxième heure d'arrivée ETAenvMaX : ^ le calcul 65 d'un écart AETA à la contrainte horaire : AETA = RTA - ETA ^ le calcul 66 d'un coefficient C en fonction de l'écart AETA à la contrainte horaire ; Selon une caractéristique du procédé selon l'invention, le coefficient C est calculé selon la relation suivante : C = AETA / (ETAenvMaX - ETAMax) ^ le calcul 67 d'un premier profil de vitesse CAS(alt3) fonction d'une altitude ; selon une caractéristique de l'invention, ledit premier profil de vitesse répondant à l'équation suivante : CAS(alti) = CASmin + C.[ CASmin - Vmin(alti)] Avec alti étant une altitude entre 0 et l'altitude prédéfinie (AltMin),
^ le calcul d'un deuxième profil de vitesse MACH(alt2) fonction d'une altitude, ledit deuxième profil de vitesse répondant à l'équation suivante : MACH(alt2) = MACHmin + C.[MACHmin - Vmin(alt2)] Avec alt2 étant une altitude entre la altitude prédéfinie AltMin et une altitude de croisière, ^ la mise à jour 68 de l'heure d'arrivée prédite ETA en prenant en compte le premier et le deuxième profils de vitesse CAS(alti) et MACH(alt2) calculés, ^ le calcul 69 de l'écart AETA à la contrainte horaire : AETA = RTA - ETA ^ Si l'écart à l'heure d'arrivée AETA est non nul 69, le retour à l'étape de calcul 66 du coefficient C, sinon l'application des profils de vitesse calculés à l'aéronef. Selon une caractéristique de l'invention, si 62 la contrainte horaire est supérieure à la deuxième heure d'arrivée ETAenvMax alors 63 l'application du profil de vitesse minimale Vmin à l'aéronef. Dans ce cas, la contrainte horaire ne peut pas être respectée même en volant aux limites de l'enveloppe de vol de l'aéronef. Cette étape de procédé à pour effet de limité l'écart entre l'heure d'arrivée effective de l'aéronef et la contrainte horaire. Dans le cas où la contrainte horaire RTA est inférieure à la troisième heure d'arrivée ETAMaX et supérieure à la première heure d'arrivée prédite ETAMIN, la contrainte horaire peut être respectée en utilisant des méthodes selon l'art connu. Selon une variante de l'invention, le coefficient C est une fonction par morceau, dépendant de l'altitude ou d'une distance à parcourir jusqu'à la 30 fin d'une phase de vol où la consigne de vitesse est appliquée. Selon une autre variante de l'invention, le coefficient C est une fonction linéaire dépendant d'au moins une des valeurs suivantes : l'écart AETA à la contrainte horaire , la deuxième heure d'arrivée ETAenv2, la première heure d'arrivée ETA1, l'altitude de l'aéronef, d'une distance à parcourir jusqu'à la fin d'une phase de vol où la consigne de vitesse est appliquée. La figure 7 illustre une architecture d'un système de gestion de vol. Le système embarqué de gestion du vol (FMS) est le calculateur qui détermine la géométrie du profil 4D (3D + temps-profil de vitesses), et envoie au pilote ou au pilote automatique les consignes de guidage pour suivre ce profil. Un système de gestion de vol dispose des fonctions suivantes décrites dans la norme ARINC 702 (Advanced Flight Management Computer System, Dec 1996). Un tel système de gestion de vol comprend des modules pour : ^ Navigation LOCNAV, 770, 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, 710, pour saisir les éléments géographiques constituant le squelette de la route à suivre (procédures de départ et 15 d'arrivée, points de passages (waypoints), airways) ; ^ Base de donnée de navigation NAVDB 730, pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases (points, balises, legs d'interception ou d'altitude...) ; ^ Base de données de performance, PRF DB 750, contenant les 20 paramètres aérodynamiques et moteurs de l'appareil. ^ Trajectoire latérale TRAJ, 720: pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de confinement ; ^ Prédictions PRED, 740: pour construire un profil vertical optimisé sur la 25 trajectoire latérale ; ^ Guidage, GUID 700, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la vitesse ; ^ Liaison de donnée numérique DATALINK, 780 pour communiquer avec les centres de contrôle et les autres aéronefs.
30 L'invention concerne aussi un système de gestion de vol comprenant des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans les modules de trajectoire 720 et de prédictions 740.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef étant soumis à une contrainte horaire (RTA) exprimée sous la forme d'une date fixée à un point déterminé, ledit aéronef présentant un profil de vitesse limite (N'imite), ledit aéronef comprenant un système de gestion de vol calculant une heure d'arrivée prédite (ETA) de l'aéronef audit point en suivant une consigne de vitesse exprimée sous la forme d'un couple de vitesses constantes (CAS,MACH), le système de gestion de vol calculant, en outre, une première heure d'arrivée (ETA1) de l'aéronef audit point en suivant un couple de vitesses limites constantes (CASiimite,MACHiimite), l'aéronef suivant la première vitesse du couple (CASiimite) lorsque l'aéronef vole à une altitude inférieure à une altitude prédéfinie (AltMax), ledit procédé étant caractérisé en qu'il comporte : ^ le calcul (51,61) d'une deuxième heure d'arrivée (ETAenv2) en volant selon le profil de vitesse limite (Viimite), ^ si (54,64) la contrainte horaire (RTA) est comprise entre la première heure d'arrivée (ETA1) et la deuxième heure d'arrivée (ETAenv2) : ^ le calcul (55,65) d'un écart (AETA) à la contrainte horaire : AETA = IETARTAI ^ le calcul (57,67) d'un premier profil de vitesse CAS(alti) fonction d'une 20 altitude à partir du profil de vitesse limite (Viimite), avec alti étant une altitude entre 0 et l'altitude prédéfinie (AltMax), ^ le calcul d'un second profil de vitesse MACH(alt2) fonction d'une altitude, à partir du profil de vitesse limite (N'imite), avec alt2 étant une altitude entre l'altitude prédéfinie (AltMax) et une altitude de croisière, 25 ^ la mise à jour (58,68) de l'heure d'arrivée prédite (ETA) en prenant en compte le premier et le second profil de vitesse CAS(alti) et MACH(alt2) calculés, ^ le calcul (59,69) de l'écart (AETA) à la contrainte horaire : AETA = IETA - RTAI 30 ^ Si l'écart à l'heure d'arrivée (AETA) est non nul (59,69), le retour à l'étape de calcul (57,67) du premier profil de vitesse CAS(alti), sinon l'application des profils de vitesse calculés à l'aéronef.
- 2. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de calcul (56,66) d'un coefficient (C) en fonction de l'écart (AETA) à la contrainte horaire et en ce que si l'écart (AETA) à la contrainte horaire est non nul (59,69), le retour à l'étape de calcul (56,66) du premier profil de vitesse CAS(alti ).
- 3. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coefficient (C) est une fonction par morceau dépendant de l'altitude ou d'une distance à parcourir jusqu'à la fin d'une phase de vol où la consigne de vitesse est appliquée.
- 4. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coefficient (C) est une fonction linéaire dépendant d'au moins une des valeurs suivantes : l'écart (AETA) à la contrainte horaire, la deuxième heure d'arrivée (ETAenv2), la première heure d'arrivée (ETA1), l'altitude de l'aéronef, une distance à parcourir jusqu'à la fin d'une phase de vol où la consigne de vitesse est appliquée.
- 5. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profil de vitesse limite (Vlimite) est un profil de vitesse maximale (Vmax), la première heure d'arrivée (ETA1) étant une heure d'arrivée (ETAMin) de l'aéronef suivant un couple de vitesses maximales constantes (CASMax,MACHMax), la deuxième heure d'arrivée (ETAenv2) étant une heure d'arrivée (ETAenvMin) suivant le profil de vitesse maximale (Vmax).
- 6. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon la revendication 5, caractérisé en ce que le coefficient (C) répond à l'équation 30 suivante : C = AETA / (ETAMIN - ETAenvMIN)
- 7. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le premier profil de 35 vitesse CAS(alti) calculé (57) répond à l'équation suivante :CAS(alti) = CASMAx + C.[Vmax(alti) - CASmax]
- 8. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le second profil de 5 vitesse MACH(alt2) calculé répond à l'équation suivante : MACH(alt2) = MACHMAx + C.[Vmax(alt2) - MACHmax]
- 9. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que si (52) la contrainte 10 horaire est inférieure à la seconde heure d'arrivée (ETAenvMin), l'application (53) du profil de vitesse maximale Vmax à l'aéronef.
- 10. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profil de vitesse limite 15 (Viimite) est un profil de vitesse minimale (VMin), la première heure d'arrivée (ETA1) étant une heure d'arrivée (ETAMax) de l'aéronef suivant un couple de vitesses minimales constantes (CASMin,MACHMin), la deuxième heure d'arrivée (ETAenv2) étant une heure d'arrivée (ETAenvMax) suivant le profil de vitesse minimale (VM;n). 20
- 11. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon la revendication 10, caractérisé en ce que le coefficient (C) répond à l'équation suivante : C = AETA / (ETAenvMax - ETAMax)
- 12. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le premier profil de vitesse CAS(alti) calculé (67) répond à l'équation suivante : CAS(alt,) = CASmin + C.[ CASmin - Vmin(alti)] 30
- 13. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le second profil de vitesse MACH(alt2) calculé répond à l'équation suivante : MACH(alt2) = MACHmin + C.[MACHmin - Vmin(alt2)] 25 35
- 14. Procédé pour la détermination de la vitesse d'un aéronef selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que si (62) la contrainte horaire est supérieure à la seconde heure d'arrivée (ETAenvMax), (63) l'application du profil de vitesse minimale Vmin à l'aéronef.
- 15. Système de gestion de vol d'un aéronef comprenant un module pour la construction d'une trajectoire (720) continue à partir de points d'un plan de vol et un module de prédictions (740) pour la construction d'un profil vertical optimisé sur la trajectoire, caractérisé en ce que les modules de ~o prédictions (740) et pour la construction d'une trajectoire (720) comprennent des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 14.
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