FR3007840A1 - Procede de detection d'une panne d'au moins un capteur present sur un aeronef, mettant en oeuvre une boucle anemo-inertielle, et systeme associe - Google Patents
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Abstract
Ce procédé comporte la mise en oeuvre d'une boucle anémo-inertielle comprenant les sous-étapes suivantes : * obtention d'une vitesse horizontale calculée, sur la base d'une intégration d'une accélération horizontale mesurée et obtention d'une vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) à partir de la vitesse horizontale calculée ; * élaboration d'un paramètre intermédiaire de boucle (DVCT ; CUMUC ; DVAIC) sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va). Le procédé comporte en outre l'observation d'un paramètre de détection de panne (CUMUC ; DVAIC) obtenu à partir d'un paramètre intermédiaire (CUMUC ; DVAIC) de la boucle anémo-inertielle et la détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé.
Description
Procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, mettant en oeuvre une boucle anémo-inertielle, et système associé La présente invention concerne un procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, comportant les étapes suivantes : - mesure d'une accélération horizontale ; - mesure d'une vitesse anémométrique ou d'une vitesse air. Un tel procédé est destiné à être mis en oeuvre dans un aéronef, en vue de fournir des informations de détection de panne à l'équipage de l'aéronef. Le pilotage et le guidage d'un aéronef, qu'il soit manuel ou automatique, nécessitent la fourniture d'informations précises sur différents paramètres de vol, tels que l'altitude, la vitesse air, la vitesse sol, l'attitude et l'inclinaison de l'aéronef. Ces paramètres de vol sont calculés à partir d'informations recueillies par des capteurs de mesure. La fiabilité des informations fournies sur les paramètres de vol est critique pour le bon déroulement du vol. En effet, ces paramètres sont utilisés non seulement directement par le pilote, lorsque celui-ci prend les commandes de l'aéronef, mais également par les calculateurs destinés au contrôle automatique de l'aéronef, notamment pour commander les commandes de vol électriques, les pilotes automatiques, ou les guidages automatiques.
Il est donc essentiel que l'équipage de l'aéronef puisse déterminer le plus rapidement possible tout dysfonctionnement pouvant interférer sur le calcul des paramètres de vol. Une cause majeure de dysfonctionnements résulte des anomalies provenant des capteurs de mesure, qui fournissent alors des informations erronées au système.
Parmi les principaux capteurs concernés pour le calcul des paramètres de vol, deux grandes familles se distinguent. Une première famille concerne les capteurs de type « inertiel » qui participent notamment à l'élaboration de la vitesse sol. Ces capteurs sont typiquement les centrales inertielles et les systèmes de positionnement par satellite, comme les GPS.
Une deuxième famille concerne les capteurs de type « anémométrique » qui participent notamment à l'élaboration de la vitesse air. Ces capteurs sont typiquement des sondes et des capteurs de pression, tels que des capteurs de pression statique ou dynamique, comme notamment les tubes de Pitot, et des capteurs de température. Des incidents et des accidents résultent directement ou indirectement d'anomalies sur les capteurs. Ces anomalies sont par exemple des erreurs d'attitude mesurée, des positions GPS erronées, des mesures de pression totale erronée.
En particulier, le givrage des sondes de pression, dont les mesures sont la base de nombreuses architectures actuelles, est un phénomène impliqué dans de nombreux événements. Pour détecter la présence de pannes éventuelles sur les capteurs, il est connu par exemple de comparer les données provenant de plusieurs capteurs redondants, et de choisir par vote les données les plus crédibles. En variante, la vraisemblance physique des paramètres, vis-à-vis d'un domaine vraisemblable de valeurs de chaque paramètre peut être mis en oeuvre. De telles méthodes de détection présentent cependant l'inconvénient de ne pas être robustes à un point commun de défaillance, par exemple à un givrage de tous les tubes de Pitot qui conduit à un ensemble de pressions totales cohérentes, vraisemblables, valides, mais fausses. D'autres méthodes détectent d'éventuels blocages par analyse du signal pneumatique ou par des dispositifs intégrés aux sondes. Cependant, tous les cas de pannes, notamment lors d'un givrage, ne sont pas forcément bien caractérisés, de sorte que les anomalies ne peuvent être que partiellement détectées, voire n'être pas détectées. Pour pallier ce problème, il est connu de comparer des paramètres anémométriques avec une référence indépendante, de type centrale à inertie ou GPS.
Cependant, cette comparaison ne permet pas de détecter spécifiquement des anomalies sur des capteurs précis ou sur des groupes de capteurs. Un but de l'invention est donc de disposer d'un procédé simple et efficace pour détecter des anomalies intervenant sur la voie horizontale de l'aéronef, notamment sur les capteurs de pression statique et dynamique.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - mise en oeuvre d'une boucle anémo-inertielle dans un calculateur, la boucle comportant les sous-étapes suivantes : * obtention d'une vitesse horizontale calculée, sur la base d'une intégration de l'accélération horizontale mesurée et obtention d'une vitesse anémo-inertielle court terme à partir de la vitesse horizontale calculée ; * élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air ; * bouclage sur l'accélération horizontale mesurée, avant intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire ; le procédé comportant en outre les étapes suivantes : - observation d'au moins un paramètre de détection de panne obtenu à partir d'un paramètre intermédiaire de la boucle anémo-inertielle ; - détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé. Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - l'étape de détermination comporte une comparaison entre la valeur du paramètre de détection de panne observé et un seuil prédéterminé donné ; - la boucle anémo-inertielle comporte le calcul d'un premier paramètre intermédiaire représentatif de la différence entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air, et le calcul d'un deuxième paramètre intermédiaire représentatif du cumul d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air sur plusieurs itérations de la boucle ; - la boucle comporte la détermination d'un gain de cumul de chaque écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air, le deuxième paramètre intermédiaire étant calculé en fonction du gain de cumul ; - le gain de cumul est un gain variable au cours du temps, le gain de cumul étant calculé en fonction de de l'accélération horizontale mesurée par le capteur d'accélération horizontale et/ou d'une vitesse verticale obtenue par intégration d'une accélération verticale mesurée par un capteur d'accélération verticale ; - un premier paramètre de détection de panne est déterminé à partir du cumul de l'écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air sur plusieurs itérations de la boucle, la détermination du premier paramètre de détection de panne comprenant éventuellement une diminution dudit cumul, avantageusement une remise à zéro dudit cumul, lorsqu'au moins une condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue pendant un intervalle de temps déterminé ; - la boucle baro-inertielle comporte la détermination d'un troisième paramètre intermédiaire, représentatif d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air, cet écart étant corrigé avec le deuxième paramètre intermédiaire ; - un deuxième paramètre de détection de panne est déterminé à partir du troisième paramètre intermédiaire, en étant avantageusement égal au troisième paramètre intermédiaire ; 4 - la sous-étape de bouclage comprend une correction de l'accélération horizontale avant intégration, par au moins une valeur de correction de base dépendant du troisième paramètre intermédiaire et d'au moins un gain de correction de base variable dans le temps, pour obtenir, après intégration, la vitesse horizontale calculée ; - le gain de correction de base diminue lors d'une phase d'accélération ou de décélération horizontale de l'aéronef ; - la correction de l'accélération horizontale comporte la pondération de l'accélération horizontale mesurée par un gain de pondération variable, avantageusement fonction d'une altitude instantanée, notamment d'une altitude baro-inertielle court terme obtenue par une double intégration d'une accélération verticale mesurée à l'aide d'un capteur d'accélération verticale ; - la boucle comporte une sous-étape de correction de la vitesse horizontale calculée, en fonction d'une altitude instantanée pour obtenir la vitesse anémo-inertielle court terme ; - la sous-étape de correction de la vitesse horizontale calculée comporte l'élaboration d'un paramètre intermédiaire de correction en fonction d'une altitude instantanée, notamment d'une altitude baro-inertielle court terme obtenue par une double intégration d'une accélération verticale mesurée à l'aide d'un capteur d'accélération verticale ; - il comporte une sous-étape de compensation temporelle de la vitesse anémo- inertielle court terme obtenue après intégration, un premier paramètre intermédiaire représentatif d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme, et la vitesse anémométrique ou la vitesse air étant obtenu à partir de la différence entre la vitesse anémo-inertielle court terme compensée temporellement et la vitesse anémométrique ou la vitesse air ; - il comporte le déclenchement d'une alarme lorsque la présence d'une panne est détectée à l'étape de détermination de la présence d'une panne. - l'accélération horizontale est mesurée par des capteurs d'accélération ; - la vitesse anémométrique ou la vitesse air est mesurée sur la base des données reçues d'au moins un capteur de pression et/ou d'un capteur de température ; - les capteurs d'accélération sont inclus dans une centrale inertielle, l'étape de mesure d'une accélération horizontale étant effectuée par les capteurs d'accélération de la centrale inertielle, la boucle anémo-inertielle étant mise en oeuvre dans un calculateur de la centrale inertielle ; - aucun desdits paramètres intermédiaires n'est transmis à un calculateur d'un système d'affichage de paramètres de vol dans l'aéronef, tel qu'un afficheur de cockpit, et/ou à un calculateur d'un système de contrôle automatique et de navigation de l'aéronef, tel qu'un pilote automatique. L'invention a également pour objet un système de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, comportant : - un ensemble de mesure des composantes d'une accélération horizontale ; - un ensemble de mesure d'une vitesse anémométrique ou d'une vitesse air ; - un calculateur ; caractérisé en ce que le calculateur comporte un ensemble de mise en oeuvre d'une boucle anémo-inertielle comportant : * un module d'obtention d'une vitesse horizontale calculée, sur la base d'une intégration de l'accélération horizontale mesurée par l'ensemble de mesure des composantes d'une accélération horizontale et d'obtention d'une vitesse anémo-inertielle court terme obtenue à partir de la vitesse horizontale calculée ; * un module d'élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme et la vitesse anémométrique ou la vitesse air ; * un module de bouclage sur l'accélération horizontale mesurée, avant intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire ; le système comportant : - un ensemble d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne obtenu à partir d'un paramètre intermédiaire de la boucle anémo-inertielle ; - un ensemble de détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé. Le système selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - l'ensemble de mesure des composantes d'une accélération horizontale comprend des capteurs d'accélération ; - l'ensemble de mesure d'une vitesse anémométrique comprend au moins un capteur de pression et/ou un capteur de température ; - l'ensemble de mise en oeuvre comporte un module de correction de la vitesse horizontale calculée, en fonction d'une altitude instantanée pour obtenir une vitesse anémo-inertielle court terme L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'un diagramme illustrant schématiquement un premier système de détection pour la mise en oeuvre d'un premier procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue synoptique fonctionnelle des étapes du procédé selon l'invention ; - la figure 3 est une vue synoptique fonctionnelle des sous-étapes de la boucle anémo-inertielle mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention ; - la figure 4 est un diagramme illustrant le principe de détection de panne mis en oeuvre par le procédé selon l'invention ; - les figures 5 à 9 illustrent un exemple d'une boucle de calcul des gains variables mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention ; - la figure 10 représente des graphes de la vitesse, et de paramètres de détection de panne calculés dans le procédé selon l'invention, lors d'un blocage de pression totale en descente ; - la figure 11 est une vue analogue à la figure 10, pour un défaut de pression totale tendant vers la pression statique en palier. Un premier procédé de détection de panne selon l'invention est mis en oeuvre à l'aide d'un système de détection 10, représenté schématiquement sur la figure 1. Le système 10 est disposé dans un aéronef 12 civil ou militaire, muni d'une centrale inertielle 14 propre à mesurer au moins une accélération horizontale, d'un système 15 d'affichage de données de pilotage, raccordé à la centrale inertielle 14, et d'un système 17 de contrôle automatique de l'aéronef. Comme illustré par la figure 1, le système 10 comporte la centrale inertielle 14, un ensemble 16 de mesure d'une vitesse anémométrique distincte de la vitesse déterminée par la centrale inertielle 14, et, selon l'invention, un élément 18 de détection de panne, raccordé à la centrale inertielle 14. La centrale inertielle 14 est un moyen avantageux de réaliser l'invention. En variante, tout dispositif capable de fournir une accélération horizontale convient. L'ensemble de mesure 16 comporte au moins un capteur 20 de mesure d'une pression statique Ps, au moins un capteur 22 de mesure d'une pression totale Pt, et avantageusement, au moins un capteur 23 de mesure d'une température totale Tt. Il comporte un ensemble 24 de traitement des données provenant des capteurs 20, 22, 23, propre à calculer au moins une vitesse anémométrique Vc, et/ou une vitesse air Va indépendante de la vitesse fournie par la centrale inertielle 14. La vitesse anémométrique est par exemple la vitesse conventionnelle Vc, calculée à partir d'une différence entre la pression totale Pt mesurée par le capteur 22 et la pression statique Ps mesurée par le capteur 20, et à partir de constantes d'élaboration telles que la vitesse a0 du son dans l'air au niveau de la mer et le coefficient adiabatique y de l'air. La vitesse air Va est calculée à partir d'une différence entre la pression totale mesurée par le capteur 22 et la pression statique mesurée par le capteur 20, à partir d'une température totale Tt mesurée par le capteur 23 en vue d'obtenir une température statique Ts et à partir de constantes d'élaboration telles que la vitesse du son a0 dans l'air au niveau de la mer et le coefficient adiabatique y de l'air. D'une manière connue, la centrale inertielle 14 comporte une pluralité de capteurs 30 à 33 de précision métrologique, et un calculateur 34 accordé aux capteurs 30 à 33, propre à exploiter les données provenant des capteurs 30 à 33 pour fournir des paramètres de position, de vitesse, et d'attitude exploitables pour le pilote de l'aéronef. Parmi les capteurs 30 à 33, la centrale inertielle 14 comporte en particulier plusieurs gyromètres 30, par exemple trois. Les gyromètres 30 fournissent des valeurs de vitesse de rotation angulaire autour de leurs axes, afin de déterminer chacun une composante du vecteur vitesse angulaire (notamment vitesse de tangage, de roulis, ou de lacet). La centrale inertielle 14 comporte en outre plusieurs accéléromètres 31, 32, 33 par exemple trois, fournissant des valeurs représentatives d'accélération selon des axes de l'aéronef 12.
Au moins un accéléromètre 32 est apte à mesurer une valeur représentative d'une accélération verticale AccZ de l'aéronef, prise suivant un axe vertical géographique. Au moins deux accéléromètres 33 sont aptes à mesurer chacun respectivement une composante d'une accélération horizontale AccX de l'aéronef, prise suivant un plan horizontal géographique pour obtenir la valeur d'une accélération horizontale AccX.
D'une manière générale, le calculateur 34 de la centrale à inertie 14 est propre à déterminer à des instants t successifs, à une fréquence donnée par exemple comprise entre 1 Hz et 100 Hz, des données numériques de position géographique (latitude, longitude, altitude), de vitesse géographique, et des attitudes de l'aéronef en cap, en roulis, et en tangage, à partir d'indications fournies par les accéléromètres 31, 32, 33 et par les gyromètres 30. Parmi les fonctionnalités du calculateur 34, celui-ci comporte un ensemble logiciel 36 de mise en oeuvre d'une boucle anémo-inertielle, sur la base de l'accélération horizontale AccX mesurée à l'aide des capteurs d'accélération 33, et d'une correction fondée sur la vitesse anémométrique provenant de l'ensemble de mesure 16.
En référence aux figures 1 et 4, pour mettre en oeuvre la boucle anémo-inertielle, l'ensemble de mise en oeuvre 36 comporte un module logiciel 38 d'obtention d'une vitesse horizontale calculée Vx, sur la base d'une intégration de l'accélération horizontale AccX obtenue à partir du capteur d'accélération 33. L'ensemble 36 comporte en outre un module logiciel 40 de correction de la vitesse horizontale calculée Vx, en fonction d'une altitude instantanée ZBICT déterminée avantageusement à l'aide d'une boucle baro-inertielle mise en oeuvre dans le calculateur 34, pour obtenir une vitesse anémo-inertielle court terme VAICT. L'ensemble 36 comporte en outre un module logiciel 42 de d'élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire DVCT, CUMUC, DVAIC sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT, et la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va. L'ensemble 36 comporte également un module logiciel 44 de correction de l'accélération horizontale mesurée AccX, avant intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire DVAIC et d'une pluralité de gains variables K2 à K4, calculés par une boucle de détermination des gains.
Comme on le verra plus bas, le module 40 de correction de la vitesse horizontale calculée Vx est propre à élaborer un paramètre intermédiaire de correction VZP dépendant d'une altitude instantanée, pour compenser les variations de la vitesse anémométrique liées aux variations de l'altitude instantanée. Dans cet exemple, le module 42 est propre à calculer, à chaque instant t, un premier paramètre intermédiaire DVCT constitué par une différence entre une vitesse anémo-inertielle court terme VAICT compensée temporellement, et la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va, puis à élaborer un deuxième paramètre intermédiaire CUMUC représentatif du cumul dans le temps de la différence DVCT, en fonction d'un gain de cumul variable K1, calculé par la boucle de détermination des gains.
Le module 42 comporte à cet effet un compensateur logiciel 46, propre à traiter la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT obtenue à chaque instant t par le module 38, pour la caler temporellement avec la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va mesurée par l'ensemble de mesure 16. Le module 42 est en outre propre à élaborer, à chaque instant t, un troisième paramètre intermédiaire DVAIC, représentatif d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT, et la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va, corrigé à l'aide du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. Le module 44 de correction de l'accélération horizontale mesurée AccX avant intégration est propre à appliquer un gain de pondération variable K4 à l'accélération horizontale AccX mesurée à l'aide du capteur 33.
Le module 44 est en outre propre à élaborer au moins une valeur de correction de base VCB1, VCB2 destinée à être appliquée à l'accélération horizontale mesurée AccX pondérée, sur la base d'au moins un paramètre intermédiaire DVAIC, et d'au moins un gain variable de correction K2, K3.
En référence à la figure 1 et selon l'invention, l'élément de détection de panne 18 comporte un ensemble 50 d'élaboration et d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne CUMUC, DVAIC, issu d'au moins un paramètre intermédiaire DVCT, CUMUC, DVAIC calculé dans la boucle anémo-inertielle par l'ensemble de mise en oeuvre 36.
L'élément 18 comporte en outre un ensemble 52 de détermination de la présence d'une panne sur au moins un des capteurs 33, 20 à 23 de l'aéronef 12, sur la base de la valeur d'au moins un paramètre de détection de panne observé CUMUC, DVAIC, et avantageusement, un ensemble 54 de déclenchement d'une alarme lorsqu'une panne est détectée par l'ensemble de détermination 52.
Un premier procédé de détection d'une panne selon l'invention va maintenant être décrit. Comme illustré par les figures 2 et 4, ce procédé comporte une étape 60 de mesure, à chaque instant t, d'une accélération horizontale AccX par un capteur d'accélération 33 de la centrale inertielle 14, et une étape 62 de mesure à chaque instant d'une vitesse anémométrique Vc ou d'une vitesse air Va, sur la base de données reçues d'au moins un capteur 20, 22, 23 de l'ensemble de mesure 16. Dans cet exemple, l'étape 62 est mise en oeuvre à partir des données reçues des capteurs de pression statique et totale 20, 22 et éventuellement, d'un capteur de température totale 23.
Le procédé comporte en outre une étape 64 de mise en oeuvre de la boucle anémo-inertielle par l'ensemble de mise en oeuvre 36 présent dans le calculateur 34. Le procédé comporte en outre une étape 66 d'élaboration et d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne CUMUC, DVAIC, obtenu à l'aide d'au moins un paramètre intermédiaire DVCT, CUMUC, DVAIC élaboré dans la boucle anémo- inertielle, et une étape 68 de détermination de la présence d'une panne sur la base de la valeur d'au moins un paramètre de détection de panne observé CUMUC, DVAIC. Lorsqu'une panne est effectivement observée, le procédé comporte avantageusement une étape 70 de déclenchement d'une alarme. À l'étape 60, une accélération horizontale AccX est mesurée par les capteurs d'accélération horizontale 33 à des instants t1 successifs, par exemple à une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz. Cette accélération horizontale AccX représente la composante horizontale de l'accélération de l'aéronef dans le repère géographique. Simultanément, une accélération verticale AccZ est mesurée par le capteur d'accélération verticale 32 à des instants t1 successifs, par exemple à une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz. Cette accélération verticale AccZ est compensée de l'accélération de Coriolis et de la gravité. De même, à l'étape 62, une vitesse anémométrique Vc et/ou une vitesse air Va est élaborée par l'ensemble 29, à des instants t2 successifs, par exemple une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz, à partir des mesures des capteurs de pression statique 20 et totale 22. La vitesse anémométrique utilisée dans le procédé selon l'invention est avantageusement la vitesse conventionnelle Vc. La vitesse conventionnelle Vc est calculée à partir d'une différence entre la pression totale Pt mesurée par le capteur 22 et la pression statique Ps mesurée par le capteur 20, et à partir de constantes d'élaboration telles que la vitesse a0 du son dans l'air au niveau de la mer et le coefficient adiabatique y de l'air. En variante, l'ensemble 29 utilise en outre le capteur de température totale 23 pour calculer la vitesse air Va. Cette vitesse air Va est calculée à partir d'une différence entre la pression totale Pt mesurée par le capteur 22 et la pression statique Ps mesurée par le capteur 20, à partir d'une température totale Tt, mesurée par le capteur 23 , permettant d'obtenir une température statique Ts et à partir de constantes d'élaboration telles que la vitesse a0 du son dans l'air au niveau de la mer et le coefficient adiabatique y de l'air. La figure 3 illustre les différentes sous-étapes 80 à 86 de l'étape 66 de mise en oeuvre de la boucle anémo-inertielle par l'ensemble de mise en oeuvre 36 du calculateur 34. Les différentes sous-étapes 80 à 86 sont répétées à chaque itération de la boucle. Lors de la sous-étape 80, et comme illustré sur la figure 4, une vitesse horizontale calculée VZ est obtenue par le module 38 sur la base d'une intégration de l'accélération horizontale AccX mesurée à l'étape 60 à chaque instant t1. À cet effet, l'accélération horizontale AccX mesurée est tout d'abord pondérée en lui appliquant un gain de pondération K4 calculé lors d'une étape de correction 86 de l'itération précédente. L'accélération horizontale AccX pondérée est ensuite corrigée par au moins une valeur de correction de base VCB1, VCB2 élaborée lors d'une étape de correction 86 de l'itération précédente. L'accélération corrigée est ensuite intégrée pour obtenir une vitesse horizontale calculée Vx.
Lors de la sous étape 82, la vitesse horizontale calculée VX est corrigée par le module 40 pour la rendre comparable ou homogène à la vitesse anémométrique Vc ou à la vitesse air Va déterminée à partir des capteurs 20 à 23 de l'ensemble de mesure 16. En effet, la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va est généralement une fonction non linéaire de la différence entre la pression totale et la pression statique. L'étape de correction a pour effet de compenser les variations de la vitesse anémométrique Vc ou de la vitesse air Va liées aux variations de la pression statique Ps pour ne conserver que les variations liées aux accélérations et aux décélérations horizontales. À cet effet, la sous étape 82 comporte l'élaboration d'un paramètre intermédiaire de correction VZP déterminé en fonction d'une altitude instantanée ZBICT de l'aéronef 12, et d'au moins un gain intermédiaire G1, G2. Avantageusement, l'altitude instantanée est une altitude baro-inertielle court terme ZBICT obtenue par une double intégration de l'accélération verticale AccZ mesurée à l'aide du capteur d'accélération verticale 32. De préférence, l'accélération verticale AccZ, avant intégration, et la vitesse verticale calculée VZ, après intégration sont corrigées dans le cadre d'une boucle baroinertielle mettant en oeuvre une altitude pression Zp obtenue par l'ensemble de mesure 16 à l'aide des données du capteur de pression statique 20.
La correction se fonde sur le calcul d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT et l'altitude de référence Zp, pour déterminer au moins un paramètre intermédiaire de boucle DZBIC, et sur le calcul d'au moins une valeur de correction de l'accélération verticale AccZ, avant intégration, et d'au moins une valeur de correction de la vitesse verticale calculée VZ, après intégration, à partir du paramètre intermédiaire de boucle DZBIC et d'une pluralité de gains de correction variables. Un exemple de boucle baro-inertielle est décrit dans la demande française de la Demanderesse déposée conjointement avec la présente demande et dont le titre est « Procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, mettant en oeuvre une boucle baro-inertielle, et système associé ».
De préférence, le paramètre intermédiaire de correction VZP est calculé en fonction de la différence entre l'altitude instantanée ZBICT obtenue à chaque instant et une altitude d'initialisation ZBICTO, correspondant à la valeur de l'altitude instantanée à un instant d'initialisation de la boucle anémo-inertielle. Avantageusement, le paramètre intermédiaire de correction VZP est calculé à partir d'un premier gain intermédiaire G1 qui dépend d'une estimation inertielle de la vitesse anémométrique Vc ou de la vitesse air Va, et à partir d'un deuxième gain intermédiaire G2 qui dépend de l'altitude instantanée ZBICT. En particulier, l'estimation inertielle de la vitesse anémométrique Vc ou de la vitesse air Va est constituée par la vitesse horizontale VX calculée lors de la sous-étape 80. Le premier gain intermédiaire G1 est par exemple une fonction affine de l'estimation inertielle. Le deuxième gain intermédiaire G2 est par exemple une fonction affine de l'altitude instantanée, notamment de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT. Les coefficients des fonctions affines précitées varient avantageusement en fonction de la gamme d'altitude considérée. Par exemple, si l'altitude instantanée est inférieure à la limite de la tropopause au-delà de laquelle la température statique Ts devient constante, cette limite étant généralement située vers 11 000 m d'altitude, un jeu de coefficients est utilisé pour définir chaque fonction affine. Si l'altitude instantanée est supérieure à la limite de la tropopause, un deuxième jeu de coefficients, distinct du premier jeu est utilisé. Pour calculer le paramètre intermédiaire de correction VZP, l'équation suivante est avantageusement utilisée : VZP = G1(VX) x G2(ZBICT) x (ZBICT-ZBICTO) - deltaZ, dans laquelle deltaZ est une constante destinée à assurer la continuité entre les deux fonctions au passage de la tropopause. L'utilisation de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT à titre d'altitude instantanée est particulièrement avantageuse pour mettre en oeuvre la correction sur la vitesse horizontale calculée, car cette altitude constitue une estimation assez précise prenant en compte les différences entre l'atmosphère réelle du jour et l'atmosphère standard. Ceci permet de compenser l'écart présent entre l'atmosphère réelle et l'atmosphère standard qui a une influence sur la valeur de la vitesse anémométrique. En variante, une altitude pression ZP, une altitude géographique ou plus généralement toute altitude peut directement être utilisée à titre d'altitude instantanée. Un exemple de réalisation de VZP peut être le suivant (avec VX en noeuds et ZBICT en mètres) : - si ZBICT<11000m, VZP = (0,0017 x (VX-400) + 0,785) x (-8,5x10-6 x ZBICT + 1) x (0,0111 x (ZBICT- ZBICTO) - si ZBICT>11000m, VZP = (0,0017 x (VX-400) + 0,785) x (-2x10-5 x ZBICT + 1) x (0,0161 x (ZBICT- ZB ICTO) - deltaZ.
Puis, la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT est calculée par le module 40 à partir de la vitesse horizontale calculée VX, et à partir du paramètre intermédiaire de correction VZP, par exemple en effectuant la différence VX-VZP entre ces paramètres. Lors de l'étape 82, et comme illustré sur la figure 4, au moins un paramètre intermédiaire, avantageusement trois paramètres intermédiaires DVCT, CUMUC, DVAIC sont élaborés par le module 42, sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT, et la vitesse anémométrique mesurée Vc ou la vitesse air mesurée Va. À cet effet, un premier paramètre intermédiaire, à savoir une différence DVCT compensée temporellement, est calculé sur la base d'une vitesse anémo-inertielle court terme VAICT, et de la vitesse anémométrique mesurée Vc ou de la vitesse air mesurée Va. Un compensateur temporel 46 est utilisé pour recaler la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT résultant de la mesure de l'accélération horizontale AccX à un instant t1, avec une vitesse anémométrique Vc ou avec une vitesse air Va résultant de la mesure effectuée par les capteurs 20 à 23 au même instant t1. Cette compensation permet de corriger les retards anémométriques et notamment le décalage éventuel entre le temps nécessaire pour effectuer l'intégration de l'accélération horizontale AccX obtenue à partir de la mesure du capteur 33 suivie de la correction associée, et le temps nécessaire pour élaborer la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va à partir de la mesure effectuée par les capteurs 20 à 23. Ceci permet d'engendrer une vitesse anémo-inertielle court terme compensée temporellement. La différence DVCT entre la vitesse anémo-inertielle court terme compensée temporellement et la vitesse anémométrique Vc ou la vitesse air Va est ensuite déterminée. Cette différence DVCT constitue le premier paramètre intermédiaire. Puis, le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est déterminé. Comme on le verra plus bas, le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est ici représentatif du cumul pondéré des différences successives DVCT entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT compensée temporellement et la vitesse anémométrique mesurée Vc ou la vitesse air mesurée Va. Pour la pondération, un gain variable K1 de cumul est appliqué à chaque différence DVCT pour obtenir une différence pondérée.
Comme on le verra plus bas, le gain variable K1 est avantageusement nul en palier et évolue lorsque l'accélération horizontale AccX ou la vitesse verticale VZ déterminées à partir des capteurs 33, 32 sont non nulles. La différence pondérée est ajoutée au cumul des différences pondérées obtenues lors des précédentes itérations, pour obtenir le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. Le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est ainsi représentatif du cumul des écarts pondérés entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT compensée temporellement et la vitesse anémométrique mesurée Vc ou la vitesse air mesurée Va.
Le troisième paramètre intermédiaire DVAIC est calculé à partir de la différence DVCT et du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. En particulier, DVAIC est égal à la différence DVCT-CUMUC Puis, lors de la sous-étape de correction 86, un gain variable K4 de pondération est calculé pour être appliqué à l'accélération horizontale AccX mesurée, afin d'obtenir une accélération horizontale pondérée. Ce gain permet d'ajuster l'effet de l'accélération horizontale AccX en fonction de l'altitude, pour tenir compte du fait que l'accélération horizontale de l'aéronef 12 n'a pas le même effet sur la vitesse anémométrique Vc ou sur la vitesse air Va en fonction de l'altitude.
De préférence, le gain de pondération K4 diminue lorsque l'altitude augmente. Il est avantageusement proche de 1 lorsque l'altitude est nulle, lorsque la vitesse conventionnelle Vc est proche de la vitesse air Va. Avantageusement, le gain de pondération K4 est fonction de l'altitude baroinertielle court terme ZBICT obtenue par une double intégration de l'accélération verticale AccZ mesurée à l'aide du capteur d'accélération verticale 32, et corrigée dans la boucle baro-inertielle du calculateur 34 de la centrale inertielle 14. En variante, une simple altitude pression Zp est utilisée. Dans un exemple de réalisation, le gain de pondération K4 est calculé par l'équation suivante : K4 = ZBICT x (0,83-0,995)/15 000+ 0,995. Ensuite, au moins une valeur de correction de base VCB1, VCB2 de l'accélération horizontale AccX est calculée par le module 44 sur la base du troisième paramètre intermédiaire DVAIC. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un premier gain variable de correction de base K2 est appliqué au troisième paramètre intermédiaire DVAIC pour constituer une première valeur de correction intermédiaire VCB1 appliquée à l'accélération horizontale pondérée, avant intégration. En particulier, VCB1 est égal au produit K2 x DVAIC. Par ailleurs, un deuxième gain variable de correction de base K3 est appliqué au troisième paramètre intermédiaire DVAIC. La valeur obtenue est ensuite intégrée pour constituer une deuxième valeur de correction intermédiaire VCB2 appliquée à l'accélération horizontale pondérée, avant intégration de cette accélération. En particulier, VCB2 est égal à la valeur intégrée de K3 x DVAIC et AccX corrigé est égal à (K4 x AccX)-VCB1-VCB2.
Les gains variables K1 à K3 sont calculés par une boucle de détermination des gains, représentée par exemple sur les figures 5 à 9. La boucle de détermination des gains comporte, pour chaque itération, une phase d'initialisation, une phase 100 de calcul d'un premier jeu de variables intermédiaires DTSER2, DTSERVZ2, CVC1, CVC1VZ, illustrée par les figures 5 et 6, puis une phase de calcul d'un jeu de variables d'ajustement des gains CVCA, coeffCVCA, illustrée par la figure 7. La boucle comporte ensuite une phase 104 de calcul des gains variables K1 à K3, sur la base des variables d'ajustement des gains CVCA, coeffCVCA, illustrée par la figure 8, et une phase de bouclage 105, illustrée par la figure 9. Lors de la phase d'initialisation, les valeurs de l'accélération horizontale AccX et de la vitesse verticale Vz calculée par intégration de l'accélération verticale AccZ obtenues lors de l'étape 60 sont reportées. Des variables de départ DTSER, DTSERVZ sont initialisées respectivement à partir de variables intermédiaires DTSER2, DTSERVZ2 obtenues lors d'une itération précédente, par intégration de ces variables intermédiaires DTSER2, DTSERVZ2, comme illustré sur la figure 9 lors de la phase 105. Lors de la phase 100, une première variable intermédiaire DTSER2 est calculée à partir de l'accélération horizontale AccX, et à partir d'une première variable de départ DTSER, comme illustré dans les diagrammes 110 à 114 sur la figure 5. A cet effet, un premier incrément INCREM est obtenu dans le diagramme 110, lorsque l'accélération horizontale AccX est supérieure en valeur absolue à un seuil donné, ici 0,1 m.s2, en combinaison avec une première variable de départ DTSER inférieure à une constante donnée, ici égale à 1000/DTnav, où DTnav est une constante temporelle. Au contraire, un premier décrément DECREM est obtenu dans le diagramme 112 lorsque l'accélération verticale AccX est inférieure en valeur absolue au seuil donné, et que la valeur de la première variable de départ DTSER est positive.
La première variable intermédiaire DTSER2 est ensuite calculée suivant le diagramme 114, sur la base de DTSER et de l'incrément INCREM ou du décrément DECREM éventuel calculé suivant les diagrammes 112 et 114. Pour chacune des boîtes pilotées par les interrupteurs INCREM ou DECREM sur le diagramme 114 de la figure 5, lorsque la valeur de l'interrupteur est supérieure à une constante donnée, par exemple égale à 0,5, la sortie vaut la valeur située à l'entrée supérieure de la boîte, alors que dans le cas contraire, la sortie vaut la valeur située à l'entrée inférieure de la boîte. Dans le cas présent, selon les valeurs de DECREM et de INCREM, DTSER2 vaut DTSER, DTSER+1 ou DTSER-1 Une deuxième variable intermédiaire DTSERVZ2 est calculée à partir de la vitesse verticale Vz et à partir d'une deuxième variable de départ DTSERVZ, comme illustré dans les diagrammes 116 à 120 sur la figure 6. A cet effet, un deuxième incrément INCREMVZ est obtenu dans le diagramme 116, lorsque la vitesse verticale Vz est supérieure en valeur absolue à un seuil donné, ici 10 m/s, en combinaison avec une valeur de la deuxième variable de départ DTSERVZ inférieure à une constante donnée 300/DTnav. Au contraire, un deuxième décrément DECREMVZ est obtenu dans le diagramme 118 lorsque la vitesse verticale Vz est inférieure en valeur absolue au seuil donné, et que la valeur de la deuxième variable de départ DTSERVZ est positive. La valeur de la deuxième variable intermédiaire DTSERVZ2 est ensuite calculée suivant le diagramme 120, sur la base de la deuxième variable de départ DTSERVZ et de l'incrément INCREMVZ ou du décrément DECREMVZ éventuel calculé suivant les diagrammes 116 et 118.
Pour chacune des boîtes pilotées par les interrupteurs INCREMVZ ou DECREMVZ sur le diagramme 120 de la figure 6, lorsque la valeur de l'interrupteur est supérieure à une constante donnée, par exemple égale à 0,5, la sortie vaut la valeur située à l'entrée supérieure de la boîte, alors que dans le cas contraire, la sortie vaut la valeur située à l'entrée inférieure de la boîte.
Dans le cas présent, selon les valeurs de DECREMVZ et de INCREMVZ, DTSERVZ2 vaut DTSERVZ, DTSERVZ+1 ou DTSERVZ-1. Ensuite, en référence à la figure 6, une troisième variable intermédiaire CVC1 est calculée par le diagramme 122, sur la base de l'accélération horizontale AccX mesurée et de constantes FVZR1, FVZR2.
Dans cet exemple précis, le carré de l'accélération horizontale AccX mesurée est calculé, puis la somme de ce carré avec la constante FVZR2 est effectuée.
Le rapport de la constante FVZR1 à la somme obtenue constitue la troisième variable intermédiaire CVC1. Ensuite, une quatrième variable intermédiaire CVCIVZ est calculée par le diagramme 124, sur la base de la vitesse verticale Vz obtenue à partir de l'accélération verticale AccZ mesurée et de constantes FVZR3, FVZR4. Dans cet exemple précis, le carré de la vitesse verticale Vz est calculé, puis la somme de ce carré avec la constante FVZR4 est effectuée. Le rapport de la constante FVZR3 à la somme obtenue constitue la quatrième variable intermédiaire CVC1VZ.
En référence à la figure 7, lors de la phase 102, les variables d'ajustement des gains CVCA, coeffCVCA sont calculées à partir des variables intermédiaires DTSER2, DTSERVZ2, CVC1, CVC1VZ et de constantes, respectivement par les diagrammes 126 et 128. Dans le diagramme 126, une première variable d'ajustement des gains CVCA est calculée, sans tenir compte de l'accélération horizontale AccX mesurée, à partir des variables intermédiaires DTSER2, DTSERVZ2, CVC1, CVC1VZ. Dans l'exemple de la figure 7, la première variable intermédiaire DTSER2 est divisée par une constante Tmax, puis le carré du rapport obtenu est calculé. Ce carré et multiplié avec la différence entre une constante ici égale à 1, et la troisième variable intermédiaire CVC1, avant d'ajouter à nouveau la troisième variable intermédiaire CVC1, pour obtenir une première somme. La deuxième variable intermédiaire DTSERVZ2 est divisée par une constante Tmax1, puis le carré du rapport obtenu est calculé. Ce carré est multiplié avec la différence entre une constante ici égale à 1 et la quatrième variable intermédiaire CVCIVZ, avant d'ajouter à nouveau la quatrième variable intermédiaire CVC1VZ, pour obtenir une deuxième somme. La première somme et la deuxième somme sont ajoutées, puis divisées par une constante ici égale à deux pour obtenir la première variable d'ajustement des gains CVCA.
Comme précisé plus haut, la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCA prend une valeur différente de 1 uniquement lorsque l'accélération horizontale dépasse en valeur absolue un seuil donné, ici égal à 0,1 m.s-2. Dans l'exemple de la figure 7, lorsque cette condition est remplie, l'accélération horizontale AccX est multipliée par une constante ici égale à 5, une constante égale ici à 1 étant ajoutée au produit obtenu, donnant un résultat intermédiaire.
Le rapport d'une constante égale ici à 1 au résultat intermédiaire donne la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC. Ensuite, lors de la phase 104, illustrée par la figure 8, les gains variables K1 à K3 sont calculés sur la base des variables d'ajustement des gains CVCA, coeffCVCA, et de constantes AK2, AK3, par les diagrammes respectifs 130, 132, 134. Le gain de cumul K1 est ici calculé en fonction de la première variable d'ajustement des gains CVCA, sans faire intervenir la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC, dans le diagramme 130. Dans cet exemple, le gain de cumul K1 est égal à la différence entre une constante ici égale à 1 et la première variable d'ajustement des gains CVCA. Le premier gain de correction de base K2 est ici calculé en fonction de la première variable d'ajustement des gains CVCA, et de la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC, dans le diagramme 132. Dans cet exemple, le premier gain de correction de base K2 est égal au produit d'une constante AK2, de la première variable d'ajustement des gains CVCA, et de la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC. Le deuxième gain de correction de base K3 est ici calculé en fonction de la première variable d'ajustement des gains CVCA, et de la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC, dans le diagramme 134.
Dans cet exemple, le deuxième gain de correction de base K3 est égal au produit d'une constante AK3, du carré de la première variable d'ajustement des gains CVCA, et de la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC. Dans un mode de réalisation, DTnav est égal à 50, AK2 est égal à 3x10"2, et AK3 est égal à 3x10-4.
La valeur maximale du premier gain de correction de base K2 et du deuxième gain de correction de base K3 est diminuée lors des phases d'accélération et de décélération par l'intermédiaire de la deuxième variable d'ajustement des gains coeffCVCAC. Ensuite, comme illustré par la figure 9, lors de la phase 105, un bouclage est effectué en intégrant les valeurs des premiers et deuxième paramètres intermédiaires DTSER2, DTSERVZ2, afin d'obtenir les nouvelles valeurs des paramètres de départ DTSER, DTSERVZ, lors d'une nouvelle itération de la boucle. À l'étape 68 d'élaboration et d'observation, au moins un paramètre de détection de panne CUMUC, DVAIC est élaboré et est observé par l'ensemble d'élaboration et d'observation 50.
Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un premier paramètre de détection de panne CUMUC est obtenu en utilisant directement la valeur du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC représentatif du cumul des écarts entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT et la vitesse anémométrique mesurée Vc ou la vitesse air mesurée Va. Ce paramètre est ainsi représentatif des incohérences pouvant exister entre l'accélération horizontale AccX mesurée à l'aide d'un capteur 33 de la centrale inertielle 14, et la vitesse anémométrique, mesurée à l'aide des capteurs 20, 22 et éventuellement 23 de l'ensemble de mesure 16. Dans une variante, le premier paramètre de détection de panne est calculé de manière analogue au deuxième paramètre intermédiaire CUMUC en cumulant des informations représentatives des écarts entre la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT et la vitesse anémométrique mesurée Vc ou la vitesse air mesurée Va. Cependant, pour limiter les anomalies de mesures qui résultent par exemple d'un cumul d'écarts qui résultent du cumul de la même source d'erreur pendant de petites mais nombreuses variations d'altitude de faible amplitude lors d'un palier, le premier paramètre de détection de panne est conçu pour diminuer, voire être remis à zéro, lorsque le vol est stable et lorsqu'aucune anomalie n'a été détectée. Dans un exemple, la valeur du paramètre de détection de panne est calculée d'une manière analogue à celle du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC, en accumulant successivement les valeurs de la différence DVCT entre la vitesse anémoinertielle court terme compensée temporellement et la vitesse anémométrique Vc.
Toutefois, à la différence du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC, le premier paramètre de détection de panne est diminué, et est avantageusement remis à zéro lorsqu'au moins une condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue pendant un intervalle de temps T déterminé. Cette absence se caractérise par exemple par un gain de cumul K1 inférieur à une valeur seuil donnée pendant le temps T.
Par ailleurs, un deuxième paramètre de détection de panne DVAIC est également élaboré et observé par l'ensemble 50. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le deuxième paramètre de détection de panne DVAIC est égal au troisième paramètre intermédiaire DVAIC. Ce paramètre est représentatif de la cohérence entre les mesures inertielles obtenues à partir du capteur 33 et les mesures externes anémométriques obtenues à partir d'un capteur 20 à 23. Ensuite, lors de l'étape 68, une détection de panne est effectuée sur la base des paramètres de détection de panne CUMUC, DVAIC observés à l'étape 66. Dans un mode de réalisation particulier, chacun des paramètres de détection de panne CUMUC, DVAIC est comparé à un seuil prédéterminé donné.
Lorsque la valeur du paramètre de détection de panne CUMUC, DVAIC est inférieure à la valeur du seuil prédéterminé associé à ce paramètre, aucune panne n'est détectée. Lorsque la valeur du paramètre de détection de panne CUMUC, DVAIC est supérieure à la valeur du seuil prédéterminé associé à ce paramètre, une panne est détectée. Lorsqu'une panne est détectée, une alarme est activée à l'étape 70. Cette alarme est liée un capteur inertiel 33 et/ou à l'un ou plusieurs des capteurs 20 à 23, sans cibler de capteur en particulier. Cependant, le pilote est invité à vérifier les paramètres de base, par comparaison avec un instrument indépendant ou par observation de l'environnement. Dans une variante avantageuse, un détecteur d'anomalies est placé sur le capteur de pression statique 20, ce qui permet de discriminer dans la partie anémométrique le capteur 20, 22 défectueux. Dans encore une autre variante, les capteurs 33 d'accélération horizontale du système 10 sont indépendants de la centrale inertielle 14. Le système 10 ne comprend pas dans ce cas la centrale inertielle 14, mais juste un calculateur 34 analogue à celui décrit plus haut. Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention pendant une phase de descente de l'aéronef 12 est illustré par la figure 10.
Lors de cette phase, et jusqu'à environ 500 secondes, le capteur de mesure de pression totale 22 fonctionne correctement, de même que les autres capteurs 33, 20, 23. Chacun des paramètres de détection de panne CUMUC, DVAIC présente une valeur sensiblement nulle. Aucune panne n'est détectée. Vers 500 secondes, le capteur de pression totale 22 se bouche. Ceci se traduit immédiatement par des signaux erronés sur la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT et sur la vitesse conventionnelle Vc. Comme illustré sur les courbes de la figure 10, les paramètres de détection de panne CUMUC et DVAIC augmentent en valeur et franchissent le seuil de détection. La panne est détectée quasiment immédiatement.
Dans l'exemple de la figure 11, l'aéronef 12 vole sensiblement en palier. Jusqu'à un temps égal environ égal à 450 secondes, le capteur de pression totale 22 fonctionne normalement. La valeur de chaque paramètre de détection de panne CUMUC, DVAIC est sensiblement nulle. Aucune panne n'est détectée. À partir du temps égal à 450 secondes, la valeur de la pression totale mesurée par le capteur 22 tend vers la valeur de la pression statique mesurée par le capteur 20. Ceci perturbe immédiatement la vitesse anémo-inertielle court terme VAICT et la vitesse conventionnelle Vc. Comme illustré par les courbes du bas de la figure 11, les paramètres de détection de panne CUMUC, DVAIC augmentent immédiatement en valeur et franchissent leur seuil de détection. La panne est détectée quasiment immédiatement. Le système de détection 10 selon l'invention, et le procédé mis en oeuvre à l'aide du système 10 permettent donc de détecter très rapidement et de manière fiable une panne intervenant sur la voie horizontale de l'aéronef, par exemple au niveau d'un accéléromètre horizontal ou sur un capteur anémométrique associé, tel qu'un capteur de pression totale ou statique. Le procédé est particulièrement simple à mettre en oeuvre, puisqu'il met en oeuvre une nouvelle boucle anémo-inertielle fondée sur la mesure d'une accélération horizontale AccX et qu'il utilise de manière avantageuse des paramètres intermédiaires DVCT, CUMUC, DVAIC présents dans la boucle anémo-inertielle, qui, de manière surprenante, autorisent la détection de panne. Aucun des paramètres intermédiaires DVCT, CUMUC, DVAIC de la boucle anémo-inertielle utilisés pour élaborer des paramètres de détection de panne CUMUC, DVAIC n'est normalement transmis aux calculateurs des systèmes d'affichage 17 ou des systèmes de contrôle 19 et de pilotage de l'aéronef 12.
L'invention qui vient d'être décrite montre que d'une manière surprenante, la boucle anémo-inertielle mise en oeuvre et les paramètres intermédiaires issus de la boucle sont une base très utile pour engendrer des paramètres de détection de panne qui détectent de manière quasi-immédiate et précise une défaillance sur un capteur de la voie horizontale.25
Claims (16)
- REVENDICATIONS1.- Procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur (33 ; 20, 22) présent sur un aéronef (12), comprenant les étapes suivantes : - mesure d'une accélération horizontale (AccX) ; - mesure d'une vitesse anémométrique (Vc) ou d'une vitesse air (Va) ; caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - mise en oeuvre d'une boucle anémo-inertielle dans un calculateur (34), la boucle comportant les sous-étapes suivantes : * obtention d'une vitesse horizontale calculée (VX), sur la base d'une intégration de l'accélération horizontale (AccX) mesurée et obtention d'une vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) à partir de la vitesse horizontale calculée (VX) ; * élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle (DVCT ; CUMUC ; DVAIC) sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va) ; * bouclage sur l'accélération horizontale mesurée (AccX), avant intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire (DVAIC) ; le procédé comportant en outre les étapes suivantes : - observation d'au moins un paramètre de détection de panne (CUMUC ; DVAIC) obtenu à partir d'un paramètre intermédiaire (CUMUC ; DVAIC) de la boucle anémo- inertielle ; - détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs (33 ; 20, 22) de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé.
- 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte une comparaison entre la valeur du paramètre de détection de panne observé et un seuil prédéterminé donné.
- 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la boucle anémo-inertielle comporte le calcul d'un premier paramètre intermédiaire représentatif de la différence (DVCT) entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va), et le calcul d'un deuxième paramètre intermédiaire (CUMUC) représentatif du cumul d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va) sur plusieurs itérations de la boucle.
- 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la boucle comporte la détermination d'un gain de cumul (K1) de chaque écart entre la vitesse anémo-inertiellecourt terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va), le deuxième paramètre intermédiaire (CUMUC) étant calculé en fonction du gain de cumul (K1).
- 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gain de cumul (K1) est un gain variable au cours du temps, le gain de cumul (K1) étant calculé en fonction de de l'accélération horizontale (AccX) mesurée par le capteur d'accélération horizontale (33) et/ou d'une vitesse verticale (VZ) obtenue par intégration d'une accélération verticale (AccZ) mesurée par un capteur d'accélération verticale (32).
- 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un premier paramètre de détection de panne (CUMUC) est déterminé à partir du cumul de l'écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va) sur plusieurs itérations de la boucle, la détermination du premier paramètre de détection de panne comprenant éventuellement une diminution dudit cumul, avantageusement une remise à zéro dudit cumul, lorsqu'au moins une condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue pendant un intervalle de temps déterminé.
- 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la boucle baro-inertielle comporte la détermination d'un troisième paramètre intermédiaire (DVAIC), représentatif d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va), cet écart étant corrigé avec le deuxième paramètre intermédiaire (CUMUC).
- 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un deuxième paramètre de détection de panne est déterminé à partir du troisième paramètre intermédiaire (DVAIC), en étant avantageusement égal au troisième paramètre intermédiaire (DVAIC).
- 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que la sous-étape de bouclage comprend une correction de l'accélération horizontale (AccX) avant intégration, par au moins une valeur de correction de base (VCB1, VCB2) dépendant du troisième paramètre intermédiaire (DVAIC) et d'au moins un gain de correction de base (K2, K3) variable dans le temps, pour obtenir, après intégration, la vitesse horizontale calculée (VX).
- 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le gain de correction de base (K2, K3) diminue lors d'une phase d'accélération ou de décélération horizontale de l'aéronef.
- 11.- Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la correction de l'accélération horizontale (AccX) comporte la pondération de l'accélération horizontale mesurée par un gain de pondération variable (K4), avantageusement fonction d'une altitude instantanée, notamment d'une altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) obtenuepar une double intégration d'une accélération verticale (AccZ) mesurée à l'aide d'un capteur d'accélération verticale (32).
- 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle comporte une sous-étape de correction de la vitesse horizontale calculée, en fonction d'une altitude instantanée (ZBICT) pour obtenir la vitesse anémo- inertielle court terme (VAICT).
- 13.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la sous-étape de correction de la vitesse horizontale calculée comporte l'élaboration d'un paramètre intermédiaire de correction (VZP) en fonction d'une altitude instantanée, notamment d'une altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) obtenue par une double intégration d'une accélération verticale (AccZ) mesurée à l'aide d'un capteur d'accélération verticale (33).
- 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une sous-étape de compensation temporelle de la vitesse anémoinertielle court terme (VAICT) obtenue après intégration, un premier paramètre intermédiaire (DVCT) représentatif d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (ZBICT), et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va) étant obtenu à partir de la différence entre la vitesse anémo-inertielle court terme compensée temporellement et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va).
- 15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte le déclenchement d'une alarme lorsque la présence d'une panne est détectée à l'étape de détermination de la présence d'une panne.
- 16.- Système (10) de détection d'une panne d'au moins un capteur (33 ; 20, 22) présent sur un aéronef (12), comportant : - un ensemble de mesure des composantes d'une accélération horizontale (AccX) - un ensemble de mesure d'une vitesse anémométrique (Vc) ou d'une vitesse air (Va) ; - un calculateur (34) ; caractérisé en ce que le calculateur (34) comporte un ensemble (36) de mise en oeuvre d'une boucle anémo-inertielle comportant : * un module (38) d'obtention d'une vitesse horizontale calculée (VX), sur la base d'une intégration de l'accélération horizontale (AccX) mesurée par l'ensemble de mesure des composantes d'une accélération horizontale et d'obtention d'une vitesse anémoinertielle court terme (VAICT) obtenue à partir de la vitesse horizontale calculée (VX) ;* un module (42) d'élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle (DVCT ; CUMUC ; DVAIC) sur la base d'un écart entre la vitesse anémo-inertielle court terme (VAICT) et la vitesse anémométrique (Vc) ou la vitesse air (Va) ; * un module (44) de bouclage sur l'accélération horizontale mesurée (Acc), avant intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire (DVAIC) ; le système (10) comportant : - un ensemble (50) d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne (CUMUC ; DVAIC) obtenu à partir d'un paramètre intermédiaire (CUMUC ; DVAIC) de la boucle anémo-inertielle ; - un ensemble (52) de détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs (33 ; 20, 22) de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé.
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