FR2943423A1

FR2943423A1 - Procede et dispositif pour estimer sur un aeronef au moins une caracteristique du vent.

Info

Publication number: FR2943423A1
Application number: FR0901233A
Authority: FR
Inventors: Pierre Virelizier; Thomas Bochot
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: FR2943423B1; US8255101B2; US20100241294A1

Abstract

Le dispositif (1) comporte des moyens (7) pour déterminer un terme correctif qui est représentatif d'un vent apparent créé lors d'une rotation de l'aéronef et des moyens (4) pour déterminer la caractéristique du vent en tenant compte de ce terme correctif.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour estimer sur un aéronef au moins une caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aéronef. On sait qu'il est souhaitable, en particulier dans des phases d'approche et d'atterrissage, de pouvoir estimer, à bord d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport, la force et la direction du vent, c'est-à-dire la vitesse et la direction de déplacement, relativement au sol, de la masse d'air dans laquelle se déplace l'aéronef. Ces informations de vitesse et de direction du vent peuvent no- tamment être utilisées : pour la gestion de la navigation de l'aéronef (plan de vol) ; et pour apporter une aide au pilotage, en particulier lors de l'approche d'une piste d'atterrissage et de l'atterrissage qui suit. Cette estimation du vent est généralement réalisée à l'aide de la vitesse de l'aéronef par rapport au sol, qui est par exemple déterminée au moyen de centrales inertielles embarquées, et de la vitesse de l'aéronef dans l'air, qui est par exemple mesurée au moyen de sondes de pression également embarquées. Toutefois, une telle méthode d'estimation usuelle conduit souvent à des résultats erronés, notamment en raison d'une possible discordance entre les résultats obtenus par deux voies redondantes équipant généralement les aéronefs. Par le document FR-2 906 615, on connait un dispositif d'estimation du vent, qui permet de réaliser à bord d'un aéronef une estimation précise du vent. Pour ce faire, ce dispositif usuel utilise, en plus des informations de vitesse précitées, une information d'incidence de l'aéronef dans l'air, pour calculer la composante horizontale du vent (force et direction). Cette prise en compte de l'incidence, c'est-à-dire de l'inclinaison du déplacement de l'aéronef dans l'air, en plus de la vitesse de ce déplacement, permet d'obtenir une estimation plus précise du vent. Cette estimation du vent peut être davantage affinée par la prise en compte d'une information supplémentaire représentative du dérapage mesuré. Dans ces estimations usuelles, la vitesse du vent est calculée à partir de la différence entre la vitesse sol de l'aéronef et la vitesse de l'aéronef dans l'air. Un tel calcul est exact, lorsque les mesures des vites- ses sol et air sont exprimées en un seul et même point de l'aéronef. Or, ceci n'est généralement pas le cas. En effet : û la vitesse sol de l'aéronef est, en général, exprimée (c'est-à-dire définie) au centre (centre de gravité ou centre de référence) de l'aéronef ; alors que la vitesse air et les angles de dérapage et d'incidence sont obtenus à partir de mesures réalisées par des sondes usuelles qui sont générale-ment situées au niveau de la pointe avant de l'aéronef, où l'écoulement de l'air est le moins turbulent. Par conséquent, en raison de l'utilisation de données obtenues à partir de mesures réalisées en deux points différents de l'aéronef, les estimations usuelles du vent présentent une imprécision, dès que l'aéronef effectue des manoeuvres de rotation. Les estimations usuelles sont donc uniquement précises lorsque l'aéronef vole en ligne droite. Cet inconvénient important limite les cas d'utilisation de la vitesse du vent estimée par les dispositifs usuels. En outre, dans les solutions usuelles, l'estimation est, en général, réalisée uniquement en deux dimensions dans le plan horizontal, c'est-à-dire dans le plan normal à la surface de la terre. Ceci contribue également à limiter les cas d'utilisation de la vitesse du vent estimée.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un procédé pour réaliser sur un aéronef une estimation particulièrement précise d'au moins une caractéristique (vitesse, di-rection) du vent existant à l'extérieur dudit aéronef, et ceci quelle que soit la manoeuvre ( vol en ligne droite ou en rotation) entreprise par l'aéronef au moment où sont réalisées des mesures destinées à cette estimation. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé selon lequel, au cours d'un vol dudit aéronef, on réalise de façon automatique les opérations sui-vantes : a) on reçoit une première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans un référentiel terrestre, qui est exprimée en un premier point (en particulier le centre de gravité) de l'aéronef ; b) on reçoit une seconde information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans l'air, qui est exprimée en un second point (situé par exemple au niveau du nez) de l'aéronef ; et c) on détermine, au moins à partir desdites première et seconde informations de vitesse, ladite caractéristique du vent dans ledit référentiel terrestre, est remarquable en ce que l'on détermine, de plus, un terme correctif qui est représentatif d'un vent apparent créé lors d'une rotation de l'aéronef, et en ce qu'à l'étape c), on détermine ladite caractéristique du vent en tenant compte dudit terme correctif. Ainsi, grâce à l'invention, on intègre ledit terme correctif dans le calcul de la caractéristique du vent, ce qui permet d'éliminer le vent appa- rent qui est introduit dans les calculs lorsque des mesures anémométriques sont réalisées lors d'un mouvement de rotation de l'aéronef et que les informations de vitesses utilisées dans ces calculs sont exprimées en deux points différents de l'aéronef. Ce vent apparent introduisait dans les estimations usuelles, une erreur dans le calcul de ladite caractéristique du vent, erreur qui est ainsi corrigée grâce à l'invention. Par conséquent, le procédé conforme à l'invention fournit une estimation particulièrement précise et fiable d'au moins une caractéristique du vent, en particulier sa vitesse et/ou sa direction, et ceci quel que soit le type de manoeuvre de vol (vol en ligne droite ou en rotation) réalisé par l'aéronef lors des mesures destinées au calcul. Dans un mode de réalisation préféré, on calcule ledit terme correctif TC à l'aide de l'expression suivante : TC=SàAGA dans laquelle : ù A représente le produit vectoriel ; S2 représente le taux de rotation de l'aéronef dans un référentiel inertiel G représente un point de référence de l'aéronef, correspondant audit premier point ; et A représente la position sur l'aéronef d'au moins une sonde anémométrique, dont les mesures sont utilisées pour déterminer ladite seconde information de vitesse, cette position A correspondant audit second point. Dans ce mode de réalisation préféré, de façon avantageuse, à l'étape c), on calcule, comme caractéristique du vent, un vecteur vitesse Vv - dudit vent, en utilisant l'expression suivante : Vv - = VgsùVair +S2AGA dans laquelle, en plus des paramètres précités : - Vgs représente ladite première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans un référentiel terrestre ; et Vair représente ladite seconde information de vitesse relative à la vi-tesse de l'aéronef dans l'air. Ainsi, grâce à l'invention, le vent est calculé sous forme d'un vec- teur Vv , c'est-à-dire en trois dimensions. On dispose ainsi, à la différence des estimations usuelles, en plus de la vitesse du vent dans le plan horizontal, également de la composante verticale de ladite vitesse du vent. Ceci permet d'augmenter les cas d'utilisation de cette estimation du vent. La présente invention concerne également une méthode pour engendrer automatiquement à bord d'un aéronef au moins une caractéristi- que du vent existant à l'extérieur dudit aéronef. Cette méthode est remarquable en ce que, au cours d'un vol dudit aéronef, on réalise de façon automatique les opérations suivantes : on détermine sur l'aéronef une première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans un référentiel terrestre ; on détermine sur l'aéronef une seconde information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans l'air ; et on estime ladite caractéristique du vent à l'aide desdites première et seconde informations de vitesse, en mettant en oeuvre le procédé pré-cité.

Par ailleurs, la présente invention concerne un dispositif pour estimer automatiquement à bord d'un aéronef au moins une caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aéronef, ledit dispositif étant embarqué sur l'aéronef et comprenant : des premiers moyens pour recevoir une première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans un référentiel terrestre, qui est exprimée en un premier point de l'aéronef ; des deuxièmes moyens pour recevoir une seconde information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef dans l'air, qui est exprimée en un second point de l'aéronef ; et des troisièmes moyens pour déterminer, au moins à partir desdites première et seconde informations de vitesse, ladite caractéristique du vent dans le référentiel terrestre. Selon l'invention, ledit dispositif est remarquable : en ce qu'il comporte, de plus, des moyens auxiliaires pour déterminer un terme correctif qui est représentatif d'un vent apparent créé lors d'une rotation de l'aéronef ; et en ce que lesdits troisièmes moyens sont formés de manière à déterminer ladite caractéristique du vent en tenant compte dudit terme correctif déterminé par lesdits moyens auxiliaires. Le dispositif conforme à l'invention permet ainsi de réaliser une estimation précise et fiable d'au moins une caractéristique (vitesse, direction) du vent existant à l'extérieur de l'aéronef, et ceci quelle que soit la manoeuvre ( vol en ligne droite ou en rotation) entreprise par l'aéronef au moment où sont réalisées des mesures destinées à cette estimation. Par ailleurs, la présente invention concerne également : un système qui comporte, en plus d'un dispositif tel que celui précité : des moyens pour engendrer ladite première information de vitesse ; des moyens pour engendrer ladite seconde information de vitesse ; et/ou un aéronef, en particulier un avion de transport, qui comprend un dispositif et/ou un système tels que ceux précités. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système conforme à l'invention pour estimer automatiquement depuis un aéronef une caractéristique du vent.

La figure 2 est une vue schématique d'un aéronef, auquel on applique la présente invention. Les figures 3 et 4 sont deux schémas qui illustrent des repères utilisés dans les calculs mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention.

Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à estimer à bord d'un aéronef AC, en particulier d'un avion de transport, au moins une caractéristique ou composante (précisée ci-dessous) du vent qui est engendré à l'extérieur dudit aéronef AC, c'est-à-dire que ce dispositif 1 est destiné à estimer au moins 1 o une composante d'un déplacement d'une masse d'air par rapport à un référentiel terrestre, depuis l'aéronef AC qui est mobile dans cette masse d'air. Pour ce faire, ledit dispositif 1 qui est embarqué sur l'aéronef AC, comprend : 15 des moyens 2 pour recevoir une première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef AC dans un référentiel terrestre. Cette vitesse est exprimée en un premier point G de l'aéronef AC ; des moyens 3 pour recevoir une seconde information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef AC dans l'air. Cette vitesse est exprimée en un 20 second point A de l'aéronef AC ; et des moyens 4 qui sont reliés par l'intermédiaire de liaisons 5 et 6 aux-dits moyens 2 et 3 et qui sont formés de manière à déterminer, au moins à partir desdites première et seconde informations de vitesse reçues desdits moyens 2 et 3, ladite caractéristique du vent dans ledit ré- 25 férentiel terrestre. Selon l'invention, en particulier pour obtenir une estimation particulièrement précise et fiable de ladite caractéristique du vent, et ceci quelles que soient les mouvements ou manoeuvres de l'aéronef AC : le dispositif 1 comporte, de plus, des moyens auxiliaires 7 pour déterminer un terme correctif TC, précisé ci-dessous, qui est représentatif d'un vent apparent créé lors d'une rotation de l'aéronef AC ; et lesdits moyens 4 sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 8 auxdits moyens 7 et sont formés de manière à déterminer ladite caractéristique du vent en tenant compte du terme correctif TC déterminé par lesdits moyens 7. Le dispositif 1 conforme à l'invention fait partie d'un système 10 pour engendrer automatiquement à bord d'un aéronef AC au moins une 1 o caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aéronef AC. Ce système comporte, en plus dudit dispositif 1, notamment : ù des moyens 11 qui sont reliés par une liaison 12 audit dispositif 1 et qui sont formés de manière à engendrer ladite seconde information de vitesse, comme précisé ci-dessous ; et ù des moyens 13 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 14 audit dispositif 1 et qui sont formés de manière à engendrer ladite première information de vitesse, comme précisé ci-dessous. Ledit système 10 comporte, de plus, des moyens 15 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 16 audit dispositif 1 et qui sont formés de manière à présenter à un membre d'équipage de l'aéronef AC, en particulier au pilote, la ou les caractéristiques du vent qui ont été estimées par ledit dispositif 1. Pour ce faire, lesdits moyens 15 peuvent notamment présenter ces données sur un écran de visualisation 17 du poste de pilotage de l'aéronef AC.

Ainsi, grâce à l'invention, on intègre ledit terme correctif TC dans le calcul de la caractéristique du vent, ce qui permet d'éliminer le vent apparent qui est introduit dans les calculs lorsque des mesures anémométriques sont réalisées lors de la rotation de l'aéronef AC et que les informations de vitesses utilisées dans ces calculs sont exprimées en deux points différents A et G de l'aéronef AC. Dans le cadre de la présente invention, le fait qu'une information de vitesse soit exprimée en un point A, G signifie qu'elle a soit été calculée par rapport à ce point, soit que des mesures utilisées pour son calcul ont été réalisées en ce point.

Ce vent apparent introduisait, dans les estimations usuelles, une erreur dans le calcul de ladite caractéristique du vent, erreur qui est ainsi corrigée grâce à l'invention. Par conséquent, le dispositif 1 (ou le système 10) conforme à l'invention fournit une estimation particulièrement précise et fiable d'au moins une caractéristique du vent, en particulier sa vitesse et/ou sa direction, et ceci quel que soit le type de manoeuvre de vol (vol en ligne droite ou en rotation) réalisé par l'aéronef AC au moment où sont réalisées les mesures destinées au calcul. Dans un mode de réalisation préféré, lesdits moyens 7 calculent ledit terme correctif TC à l'aide de l'expression suivante : TC=ÇàAGA dans laquelle : ù A représente le produit vectoriel ; S2 représente le taux de rotation de l'aéronef AC dans un référentiel inertiel ; G représente un point de référence de l'aéronef AC, en particulier son centre de gravité, qui correspond audit premier point précité ; et A représente la position sur l'aéronef AC d'au moins une sonde anémométrique, dont les mesures sont utilisées pour déterminer ladite seconde information de vitesse. Cette position A représentée sur la fi- Bure 2 correspond audit second point précité. Dans ce mode de réalisation préféré, lesdits moyens 4 calculent, comme caractéristique du vent, un vecteur vitesse 7 dudit vent, en utilisant l'expression suivante : Vv=VgsùVair +S2AGA dans laquelle : Vgs représente ladite première information de vitesse ; et Vair représente ladite seconde information de vitesse.

L'estimation de la vitesse du vent repose donc sur trois termes, à savoir : la vitesse Vgs de l'aéronef AC par rapport à la surface terrestre ; la vitesse Vair de l'aéronef AC dans l'air ; et ledit terme correctif TC qui représente un vent créé lors de la mise en rotation de l'aéronef AC. La prise en compte de ce terme correctif TC permet d'éliminer le vent apparent créé sur des sondes anémométriques lors de la rotation de l'aéronef AC. Dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens 11 comportent un ensemble 18 de capteurs anémométriques usuels, qui sont aptes à délivrer des informations relatives au déplacement de l'aéronef AC dans la masse d'air qu'il traverse à un instant donné. Ces capteurs anémométriques comprennent, par exemple, une sonde de pression statique et une sonde de pression totale, à partir desquelles on peut déterminer la vitesse air TAS ( True Air Speed en anglais), une sonde d'angle d'incidence ( Angle of Attack probe en anglais) et une sonde d'angle de dérapage ( Slide Slip Angle probe en anglais). On rappelle que la vitesse air est la norme (ou module) du vecteur déplacement (ou vitesse) de l'avion AC dans la masse d'air. Les informations délivrées par ces capteurs anémométriques peuvent être traitées au sein d'une centrale anémométrique 19 qui est reliée par l'intermédiaire d'une liaison 20 audit ensemble 18, qui est parfois dénommée ADR ( Air Data Reference en anglais), et qui génère, de façon usuelle, notamment une information de vitesse air TAS (correspondant à la norme du vecteur TAS exprimant la vitesse de 10 l'aéronef AC dans la masse d'air), un angle d'incidence a et un angle de dérapage R. En outre, dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens 13 peuvent comporter des moyens 21 comprenant : û un ensemble de capteurs inertiels qui permettent de déterminer le mouvement de l'aéronef AC par rapport au référentiel terrestre. Ces capteurs comprennent, par exemple, trois gyromètres et trois accéléromètres ; et un système de positionnement satellitaire [par exemple de type GPS ~o ( Global Positioning System en anglais)] apte à délivrer des informa- tions sur la localisation géographique de l'aéronef AC, sur la base de données reçues de satellites en orbite autour du globe terrestre. Une unité 22 de traitement de la référence terrestre (ou centrale inertielle) reçoit (via une liaison 23) et traite les informations fournies par 15 les moyens 21 (en particulier les informations issues d'une part de l'ensemble de capteurs inertiels et d'autre part du système de positionne-ment satellitaire) et délivre, de façon usuelle, notamment la vitesse sol qui est la norme de la projection dans le plan horizontal au lieu considéré, du vecteur vitesse Vgs de l'aéronef AC par rapport au référentiel terrestre, 20 ainsi que le cap géographique yr, l'angle de tangage 6 et l'angle de roulis cp de l'aéronef AC. En variante, l'invention peut être utilisée dans un système comprenant uniquement des capteurs inertiels (ou alternativement uniquement le système de positionnement satellitaire) comme source de données de positionnement. Les moyens 21 (ou l'unité 22) fournissent 25 également certaines de ces informations aux moyens 7 via une liaison 9. On peut noter que la centrale anémométrique 19 et l'unité 22 de traitement de la référence terrestre peuvent être regroupées au sein d'un même boîtier électronique, par exemple de type ADIRU ( Air Data and Inertial Reference Unit en anglais) qui est basé sur la norme ARINC 738.

Par ailleurs, bien qu'un seul exemplaire de chaque élément soit représenté sur la figure 1, il est possible de doubler ou tripler chacun de ces éléments afin d'obtenir une architecture redondante. On notera que la direction du vent est égale à l'angle yrt entre l'axe dirigé vers le Nord de la Terre et le vecteur vitesse Vv du vent déterminé par le dispositif 1. Cette direction du vent est obtenue à l'aide de l'expression suivante : vt = arctg (VvEO/VvNS) dans laquelle VvEO est la composante de la vitesse du vent dans la direc- tion Est-Ouest et VvNS est la composante de la vitesse du vent dans la direction Nord-Sud. Le vecteur vitesse du vent Vv dans un repère terrestre s'écrit : 'VvNS\ XO Vv = VvEO YO \VvZO, ZO On précise ci-après les équations utilisées dans des repères usuels, en employant des définitions courantes des angles utilisés sur l'aéronef AC, à savoir un repère aéronef RA et un repère terrestre RT. Le principe étant décrit pour une équation vectorielle, il est valable quel que soit le repère de projection et la définition des angles de l'aéronef AC employés.

Plus précisément, on utilise, comme représenté sur les figures 3 et 4: ù un référentiel aéronef Ref1 qui se déplace avec l'aéronef AC, c'est-à-dire que chaque point de l'aéronef AC est immobile dans ce référentiel Ref1. Ce référentiel Ref1 peut être défini par : • le point de référence G ; et • un repère aéronef RA d'axes X1, Y1, Z1, dans lequel : * X1 représente l'axe longitudinal de l'aéronef AC, qui est défini comme positif de la queue vers le nez de l'aéronef AC ; * Y1 représente l'axe perpendiculaire au plan de symétrie de l'aéronef AC, qui est défini positif vers l'aile droite ; et * Z1 est l'axe qui complète le trièdre (compris dans le plan de symétrie de l'aéronef AC) ; un référentiel terrestre RefO qui se déplace avec la Terre, c'est-à-dire que chaque point de la Terre est immobile dans ce référentiel RefO, en particulier sa surface et son centre. Ce référentiel terrestre RefO peut être défini à l'aide d'un repère terrestre RT d'axes X0, Y0, ZO, dans le-quel : • XO est une direction horizontale et positive vers le Nord de la Terre ; • YO est une direction horizontale et positive vers l'Ouest ; et ZO complète le trièdre (et pointe vers le centre de la Terre) ; et - un référentiel inertiel ou galiléen Refa, qui représente la référence de mesure des capteurs inertiels (gyroscopes et accéléromètres) de l'aéronef AC. Il peut être défini par : • le centre de la Terre ; et trois directions inertielles (qui pointent par exemple vers des étoiles particulières). On considère également un repère aérodynamique Ra d'axes Xa, Ya et Za, dans lequel : Xa représente l'axe et l'orientation de la vitesse air ; ù Ya est défini dans le même plan que Xa et Y1 ; et ù Za complète le trièdre (et est compris dans le plan de symétrie de l'aéronef AC). On prend également en compte les paramètres suivants de l'aéronef AC : - l'angle d'incidence a ; - l'angle de dérapage f3 ; - le tangage 8 ; - le roulis cp ; ù le cap yr; et - les vitesses angulaires p, q et r respectivement de roulis, tangage et lacet. On repère la position de l'aéronef A dans le repère terrestre RT par les trois angles 8, cp et yy, comme représenté sur la figure 3 (qui montre le repère aéronef RA dans le repère terrestre RT), et on repère la direction de la vitesse air Vair dans le repère aéronef RA par les deux angles a et (3, comme représenté sur la figure 4 (qui montre la vitesse air dans le repère aéronef RA). On obtient les coordonnées suivantes des différents vecteurs dans les repères précités : la vitesse du vent dans le référentiel terrestre. Ce vecteur est exprimé dans le repère aéronef RA : (VvX1" X1 V- v = VvY 1 Y1 VvZ1) Z1 et dans le repère terrestre RT : (VvNS XO Vv = VvEO VO LVvZO) Z- O la vitesse de l'aéronef AC dans le référentiel terrestre. Ce vecteur est exprimé dans le repère terrestre RT : VNS~ X- O V- gs = VEO YO yZO) ZO 15 la vitesse air dans le référentiel aéronef. Ce vecteur est exprimé dans le repère aérodynamique Ra : (TAS\ Xa Vair = 0 Ya 0 Za le taux de rotation de l'aéronef AC dans un référentiel inertiel (mesure 5 des gyroscopes de l'aéronef A). Ce vecteur est exprimé dans le repère aéronef RA : S2= 'p" X1 q Y1 \r i Z1 la position A d'une sonde ou capteur anémométrique (utilisé pour les mesures) par rapport au centre de référence G de l'aéronef AC dans le 1 o repère aéronef RA : (LX 1` X1 GA = LY1 Y1 \LZ 1 ) Z1 On note comme suit le résultat du produit vectoriel dans le repère aéronef RA : 'q.LZ1ù r.LY1 1 "VLX1" X1 S2 A GA = r.LX1 ù p.LZ1 VLY1 Y1 0p.LY1ù q.LX1) VLZ1) Z1 15 Dans le repère aéronef RA : • la vitesse du vent selon l'axe longitudinal X1 est : VvX1 =VNS.cosy.cosO + VEO.siny.cosO ù VZO.sinO 20 ùTAS.cosa.cos[i +VLX1 • la vitesse du vent selon l'axe latéral Y1 est : VvY 1 =VNS. (cosyj.sinO.sin(p ù sinyi.coscp) + VEO. (sinyJ.sinO.sincp + cosyi.cos(p) + VZO.cosO.sincp ùTAS.sin(3 +VLY1 • la vitesse du vent selon l'axe Z1 est : VvZ1 = VNS.(cosyi.sinO.coscp + sinyJ.sin(p) + VEO.(siny.sine.coscp ù cosyJ.sin(p) +VZO.cose.coscp ù TAS.sina.cosi3 + VLZ1 Dans le repère terrestre RT : • la vitesse du vent selon l'axe Nord-Sud XO est : VvNS = VNS ùTAS.[cos(3.cosa.cosyi.cos 0] ù TAS. [sin(3. (cosyJ.sinO.sincp ù sinyJ.cos(p)] ùTAS.[cos(3.sing.(cosyi.sinO.cos(p+siny.sincp)] +VLX1.cosyJ.cosO +VLY1.(cosw.sinO.sincpùsinyJ.cos cp) +VLZ1.(cosw.sinO.coscp+sin v.sin (p) • la vitesse du vent selon l'axe Est-Ouest YO est : VvEO = VEO ù TAS. [cos(3.cosa.sinw.cos0] ù TAS. [sin(3. (sinyJ.sinO.sincp + cosyJ.cos(p)] ù TAS.[cosfi.sina.(sinyJ.sin0.coscp ù cosyi.sin(p)] +VLX1 .sinyi.cos0 +VLY1 . (sinyJ.sinO.sincp + cosyJ.cos(p) + VLZ 1 . (sinyi.sinO.coscp ù cosyJ.sincp) • la vitesse du vent selon l'axe vertical ZO est : VvZO = VZO ù TAS. [cos f .cosa.sinO + sin(3.cosO.sincp+ cosl3.sina.cos O.cos(p] ùVLX1 .sinO + VLY1 .cose.sincp +VLZ1.cosO.coscp On justifie ci-après le principe de calcul utilisé. On sait que la valeur de la vitesse du vent dans le référentiel terrestre RefO est définie par : ( dCA\ dt /RefO avec : C, le centre de la Terre (point de référence immobile dans le référentiel inertiel Refa et le référentiel terrestre RefO) ; et A, l'endroit où sont situés les sondes ou capteurs anémométriques qui 15 mesurent la masse d'air. On sépare le vecteur en deux pour faire apparaître la vitesse de l'aéronef AC dans le référentiel terrestre RefO : (dCA~ _ ~dCG~ (dGA\ + dt dt dt /RefO \ 'RefO \ ./RefO Vv =- Vv = 20 soit : ù Vv = Vgs(dGA\ dt /RefO Mais la vitesse air est mesurée dans le référentiel aéronef Ref 1. On applique la formule usuelle de changement de référentiel de dérivation : (dGA\ dt /RefO(dGA\ dt /Ref1+S21AGA avec : • G, le point de référence de l'aéronef AC ; • A, la position des sondes anémométriques ; • Vair = ù dGA dt , la vitesse air dans le référentiel aéronef Ref1 ; et • S21 le taux de rotation du référentiel aéronef Ref1 dans le référentiel terrestre RefO. A ce stade, on fait l'approximation que le référentiel terrestre RefO est galiléen. Cela permet d'utiliser directement la mesure des gyroscopes pour calculer le vecteur illustrant le taux de rotation. Cette approximation (S21 = SZ) est possible pour la présente application, car la rotation de la Terre est très lente et le bras de levier est réduit, de sorte que l'imprécision introduite est négligeable (inférieure à un centième de noeud). Ainsi, on obtient finalement, l'expression suivante (qui est utilisée par les moyens 4 du dispositif 1) : Vv = VgsùVair +S2AGA La présente invention prend donc en compte les paramètres sui- vants : la vitesse de déplacement de l'aéronef AC dans le repère terrestre RT ; la vitesse de l'aéronef AC dans l'air ; la direction de la vitesse de l'aéronef AC dans l'air (angle d'incidence et angle de dérapage) ; et la vitesse angulaire inertielle. Toutefois, la mise en oeuvre de la présente invention ne dépend ni des capteurs utilisés, ni des méthodes de calcul employées pour détermi- ner ces différents paramètres.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé pour estimer automatiquement à bord d'un aéronef (AC) au moins une caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aéronef (AC), procédé selon lequel, au cours d'un vol dudit aéronef (AC), on réalise de façon automatique les opérations suivantes : a) on reçoit une première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef (AC) dans un référentiel terrestre, qui est exprimée en un premier point (G) de l'aéronef (AC) ; b) on reçoit une seconde information de vitesse (Vair) relative à la vitesse de l'aéronef (AC) dans l'air, qui est exprimée en un second point (A) de l'aéronef (AC) ; et c) on détermine, au moins à partir desdites première et seconde informations de vitesse, ladite caractéristique du vent dans ledit référentiel terrestre, caractérisé en ce que l'on détermine, de plus, un terme correctif qui est représentatif d'un vent apparent créé lors d'une rotation de l'aéronef (AC), et en ce qu'à l'étape c), on détermine ladite caractéristique du vent en tenant compte dudit terme correctif.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcule ledit terme correctif TC à l'aide de l'expression suivante : TC = AGA dans laquelle : ù A représente le produit vectoriel ; SZ représente le taux de rotation de l'aéronef (AC) dans un référentiel inertiel ; G représente un point de référence de l'aéronef (AC), correspondant audit premier point ; etù A représente la position sur l'aéronef (AC) d'au moins une sonde anémométrique, dont les mesures sont utilisées pour déterminer ladite seconde information de vitesse, cette position A correspondant audit second point.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'étape c), on calcule, comme caractéristique du vent, un vecteur vitesse Vv dudit vent, en utilisant l'expression suivante : Vv = Vgs ù Vair + S2 A GA dans laquelle : 1 o Vgs représente ladite première information de vitesse ; Vair représente ladite seconde information de vitesse ; ù A représente le produit vectoriel ; S2 représente le taux de rotation de l'aéronef (AC) dans un référentiel inertiel ; 15 G représente un point de référence de l'aéronef (AC), correspondant audit premier point ; et A représente la position sur l'aéronef (AC) d'au moins une sonde anémométrique, dont les mesures sont utilisées pour déterminer ladite seconde information de vitesse, cette position A correspondant audit 20 second point.
4. Méthode pour engendrer automatiquement à bord d'un aéronef (AC) au moins une caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aéronef (AC), caractérisée en ce que, au cours d'un vol dudit aéronef (AC), on réalise de 25 façon automatique les opérations suivantes : ù on détermine sur l'aéronef (AC) une première information de vitesse ; - on détermine sur l'aéronef (AC) une seconde information de vitesse ; et on estime ladite caractéristique du vent à l'aide desdites première et seconde informations de vitesse, en mettant en oeuvre le procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 3 .
5. Dispositif pour estimer automatiquement à bord d'un aéronef (AC) au moins une caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aéronef (AC), ledit dispositif (1) étant embarqué sur l'aéronef (AC) et comprenant : des premiers moyens (2) pour recevoir une première information de vitesse relative à la vitesse de l'aéronef (AC) dans un référentiel terrestre, 1 0 qui est exprimée en un premier point (G) de l'aéronef (AC) ; des deuxièmes moyens (3) pour recevoir une seconde information de vitesse (Vair ) relative à la vitesse de l'aéronef (AC) dans l'air, qui est exprimée en un second point (A) de l'aéronef (AC) ; et des troisièmes moyens (4) pour déterminer, au moins à partir desdites 15 première et seconde informations de vitesse, ladite caractéristique du vent dans le référentiel terrestre, caractérisé en ce que : ledit dispositif (1) comporte, de plus, des moyens auxiliaires (7) pour déterminer un terme correctif qui est représentatif d'un vent apparent 20 créé lors d'une rotation de l'aéronef (AC) ; et lesdits troisièmes moyens (4) sont formés de manière à déterminer la-dite caractéristique du vent en tenant compte dudit terme correctif.
6. Système pour engendrer automatiquement à bord d'un aéronef (AC) au moins une caractéristique du vent existant à l'extérieur dudit aé- 25 ronef (AC), caractérisé en ce qu'il est embarqué sur l'aéronef (A) et comporte : û des moyens (13) pour engendrer une première information de vitesse ; - des moyens (Il) pour engendrer une seconde information de vitesse ; et un dispositif (1) tel que celui spécifié sous la revendication 5, pour estimer ladite caractéristique du vent à l'aide desdites première et seconde informations de vitesse.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des moyens (15) pour fournir à un membre d'équipage de l'aéronef (AC) la caractéristique du vent estimée par ledit dispositif (1).
8. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous la revendication 5.
9. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système (10) tel que celui spécifié sous l'une des revendications 6 et 7.