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CA 02272031 1999-05-13
SYSTEME DE SURVEILLANCE DU FONCT'IONNEMENT D'UN AERONEF,
NOTAMMENT D'UN HÉLIC'OPTERE
La présente invention concerne un système de surveillance du
fonctionnement d'un aéronef, notammerit d'un hélicoptère.
Plus précisément, elle concerne un système de surveillance du
type comportant :
- des moyens d'acquisition et de traiternent de données ; et
- des moyens de visualisation suscept.ibles de visualiser en temps réel
sur des indicateurs spécifiques la valeur de paramètres déterminés, tels
que l'altitude ou la vitesse de l'aéronef par exemple.
De façon connue, un tel indicatE:ur, par exemple un indicateur de
vitesse, conforme à un premier type d'iindicateur connu est généralement
formé pour indiquer le ou les paramètres correspondants dans une unité
ou un système d'unités déterminé, par exemple en km/h, kt, ..., pour la
vitesse.
Par conséquent, il existe pour chaque paramètre considéré autant
d'indicateurs différents qu'il existe d'unités susceptibles d'être utilisées
pour ce paramètre.
Ce premier type d'indicateur corinu ne permet donc pas à un utili-
sateur de l'aéronef de modifier l'unité ou le système d'unités utilisé, sans
remplacer l'indicateur correspondant. Aussi, en raison notamment du
temps et du travail que cela suppose, il est uniquement envisageable de
remplacer un nombre réduit de tels indicateurs.
Un second type d'indicateur corinu comprend des indicateurs ap-
tes à émettre des valeurs dans l'une d'ijne pluralité d'unités qui sont en-
registrées et sont susceptibles d'être rnodifiées librement par un opéra-
teur. Pour réaliser une telle modification, il est généralement nécessaire
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d'actionner simplement un moyen approprié, tel qu'un bouton par exem-
ple.
Par conséquent, il n'est pas nécessaire de remplacer l'indicateur
considéré en cas de modification d'une unité.
Toutefois, bien que la modification de quelques unités soit ainsi
facilement et rapidement réalisable avec ce type d'indicateur, il n'en est
pas de même du changement de tout un système d'unités, puisqu'un tel
changement suppose la modification d'un nombre très élevé de référen-
ces aussi bien sur tous les indicateurs existants, que sur différents
moyens d'acquisition et de traitement de données de l'aéronef et néces-
site donc un travail considérable, long et fastidieux.
Par un article de Morgan intitulé "MD-11 Electronic Instrument
System" et présenté à une conférence ("Proceedings of the digital avio-
nics systems conference") en octobre 1992, on connaît un système de
surveillance du fonctionnement d'un aéronef qui comporte des moyens
d'acquisition et de traitement et des rnoyens de visualisation, ainsi que
des moyens de reconfiguration et qui prévoit la possibilité de sélectionner
des options. Les moyëns d'acquisition et de traitement et les moyens de
visualisation sont au moins partiellement reconfigurables.
Toutefois, la reconfiguration a uniquement pour but de maintenir
l'affichage de certaines données en cas de panne. Ce mode de réalisation
connu apparaît comme étant proche dia second type d'indicateur connu,
précité. Ainsi, la sélection d'options ne semble concerner que certaines
références très précises [sélection d'uriités ( F ou C), choix du format
de l'affichage, ...] et non la sélection i-elative à une reconfiguration glo-
bale du système.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé-
nients.
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Elle concerne un système de surveillance du fonctionnement d'un
aéronef, notamment d'un hélicoptère susceptible d'être configuré rapide-
ment et entièrement, sans avoir à réaliser de tâche importante.
A cet effet, selon l'invention, ledit système de surveillance du
fonctionnement d'un aéronef, notamment d'un hélicoptère, comportant
des moyens d'acquisition et de traitement de données et des moyens de
visualisation susceptibles de visualiser au moins un indicateur d'au moins
un paramètre relatif au fonctionnement dudit aéronef, est remarquable en
ce qu'il comporte de plus :
- des moyens de sélection permettant à un opérateur de sélectionner au
moins une option relative à une configuration spécifique dudit sys-
tème ; et
- des moyens susceptibles de configurer automatiquement, lors de la
sélection d'au moins une option, au rnoins lesdits moyens d'acquisition
et de traitement de données et lesdits moyens de visualisation pour les
adapter à ladite optiori.
Ainsi, grâce à l'invention, par la simple sélection d'une option, le-
dit système de surveillance est configuré automatiquement de manière à
être adapté à ladite option, ce qui perrriet de remédier aux inconvénients
précités et notamment au travail long et fastidieux nécessaire sur les indi-
cateurs connus et précités.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par configurer
un système le fait de l'adapter à une option sélectionnée, notamment en
ce qui concerne l'acquisition de données, leur traitement et leur présenta-
tion à un opérateur, de rnanière à ce quia ledit système puisse fonctionner
selon et/ou en tenant compte de ladite option.
Pour ce faire, selon l'invention :
- lesdits moyens de visualisation sont formés de sorte que leur configu-
ration entraîne au moins une adaptation automatique d'une symbologie
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utilisée pour la visualisation. De préférence, lesdits moyens de visuali-
sation comportent à cet effet au moins un écran muni d'une matrice
active à cristaux liquides, sur lequel sont mémorisées différentes sym-
bologies ; et/ou
- lesdits moyens d'acquisition et de traitement de données sont formés
de sorte que leur configuration entraîne au moins une adaptation auto-
matique des traitements qu'ils mettent en oeuvre.
Selon l'invention, une option susceptible d'être sélectionnée, soit
par un membre de l'équipage au cours d'un vol, soit par un opérateur au
sol, peut notamment être relative :
- au choix d'au moins une unité de valE:urs, par exemple une unité d'alti-
tude, ou d'une pluralité d'unités de valeurs faisant par exemple partie
d'un nouveau système d'unités que I'on désire mettre en place et utili-
ser ;
- au choix du carburant de l'aéronef ; et/ou
- à la présence ou non d'au moins un équipement optionnel sur ledit aé-
ronef.
De préférence, un tel équiperYient optionnel correspond à au
moins l'un des équipements suivants de l'aéronef
- une sonde de température sur une batterie - un réservoir supplémentaire de
carburant
- un débimètre du carburant
- une élingue ;
- un câble sous l'aéronef
- un treuil ; et
- un capteur, non totalement interchangeable, choisi en vue d'un appro-
visionnement multisource.
De plus, pour un tel équipemf:nt optionnel, de façon avanta-
geuse
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- le système conforme à l'invention cornporte des moyens pour vérifier la
présence sur l'aéronef dudit équipement optionnel, ce qui permet audit
système de vérifier automatiquement que l'on a choisi une option pos-
sible ; et
5 - lesdits moyens de visualisation sont susceptibles de visualiser au moins
un signe caractéristique indiquant les équipements optionnels qui ont
été sélectionnés et sont présents et le cas échéant une panne d'un tel
équipement optionnel.
Par ailleurs, afin de faciliter la sélection des options existantes,
avantageusement, lesdits moyens de visualisation sont formés de manière
à pouvoir visualiser une page de menu indiquant les différerites options
susceptibles d'être sélectionnées.
En outre, de façon avantageuse, pour pouvoir réaliser des calculs
prévisionnels :
- le système conforme à l'invention comporte des moyens permettant à
un opérateur de modifier la masse enregistrée dans lesdits moyens
d'acquisition et de traitement et relative à l'un des éléments suivants :
l'aéronef vide de personnes, mais comprenant les équipements né-
cessaires à sa mission
. l'équipage ; et
la charge transportée ; et/ou
- ledit système comporte des moyens permettant à un opérateur d'entrer
dans lesdits moyens d'acquisition et cle traitement l'altitude dudit aéro-
nef et la température extérieure ; et/ou
- lesdits moyens d'acquisition et de traitement sont formés de manière à
pouvoir calculer, à partir au moins de l'altitude de l'aéronef et de la
température extérieure à ladite altitude, au moins l'une des masses
suivantes de l'aéronef
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la masse totale
. la masse maximale en effet de sol
. la masse maximale en effet de sol avec un vent
. la masse maximale hors effet de sol ;
. la masse maxirnale pour une vitesse de montée déterminée ; et
. la masse correspondant aux autrE:s trajectoires de l'aéronef ou de
l'hélicoptère ("posé ponctuel").
Ainsi, le pilote peut comparer la première desdites masses précé-
dentes, respectivement à chacune des autres masses et prendre les déci-
sions qui s'imposent ou restent possibles, telles qu'embarquer des mas-
ses supplémentaires ou adapter l'altitude si la masse totale est trop im-
portante par exemple.
En outre, avantageusement, ledit système comporte de plus
- des moyens susceptibles d'alerter un opérateur, par exemple un pilote,
lorsque la masse de l'aéronef est supérieure à une valeur limite, qui est
par exemple calculée ; et/ou
- des capteurs pour déterminer automatiquement la masse du carburant
et la masse à l'élingue de l'aéronef ; et/ou
- des moyens pour réaliser un calcul de centrage relatif à la masse et des
moyens pour avertir un opérateur lorsque le centrage calculé dépasse
une valeur limite déterminée.
Par ailleurs, le système conforme à l'invention comporte au moins
un, mais de préférence une pluralité de modules remplaçables, ce qui
permet de réparer rapidement une éventuelle panne dudit système, en
remplaçant simplement le module qui est à l'origine de cette panne.
En outre, avantageusement, ledit système est réalisé, au moins en
partie, sous forme d'une architecture duale. Notamment, lesdits moyens
d'acquisition et de traitE:ment comportent de préférence au moins deux
chaînes d'acquisition et de traitement différentes et lesdits moyens de
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visualisation comportent au moins deux écrans associés respectivement
auxdites chaînes d'acquisition et de traitement.
Ainsi, grâce à cette architecture duale du système conforme à
l'invention, on accroît considérablement la fiabilité et la sécurité de ce
dernier, puisqu'en cas de panne d'une partie dudit système (par exemple
un premier écran), ledit système peut continuer à fonctionner au moyen
de la partie correspondante non en par ne (à savoir le second écran dans
l'exemple considéré).
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 de surveillance
conforme à l'invention.
La figure 2 illustre schématiquement un automate de dialogue et
de présentation d'inforrnations.
Le système 1 conforme à l'invention et représenté schématique-
ment sur la figure 1 est destiné à permettre à un pilote de surveiller le
fonctionnement d'un aéronef, en l'occurrence d'un hélicoptère non repré-
senté.
Ledit système 1 est un système de type connu, comportant
- des moyens 2 d'acquisition et de traitement de données :
. qui reçoivent des données sur le fonctionnement de l'hélicoptère,
comme par exemple des valeurs de paramètres caractéristiques du
moteur et/ou de la boîte de transmission principale et/ou des infor-
mations sur le carburant ou la température externe, tel que représen-
té de façon générale par une liaison 3 ; et
. qui réalisent le traitement desdites données de manière à former des
informations de vol ; et
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- et des moyens de visualisation 4 reli,és par une liaison 5 à double sens
auxdits moyens 2 et susceptibles de visualiser lesdites informations de
vol, sur au moins un écran non représenté, qui est installé dans le
poste de pilotage de l'hélicoptère.
A cet effet, ledit écran comprE:nd une pluralité d'indicateurs de
valeurs, par exemple des indicateurs de vitesse, d'altitude et/ou de
masse.
Selon l'invention, ledit système 1 comporte de plus
- des moyens de sélection 6 permettant à un opérateur de sélectionner,
comme illustré par une flèche 7, au moins une option relative à une
configuration spécifique dudit système 1 ; et
- des moyens 8 susceptibles de confiilurer automatiquement, lors de la
sélection d'au moins une option, au rnoins lesdits moyens d'acquisition
et de traitement 2 et lesdits moyens de visualisation 4 pour les adapter
à ladite option.
Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur la figure 1 et
correspondant à une réalisation simplifiée de l'invention, lesdits moyens 6
et 8 sont intégrés respectivement dans les moyens 4 et 2 et communi-
quent ensemble par l'intermédiaire de la liaison 5.
Ainsi, grâce à l'invention, une configuration complète et automa-
tique du système 1 est obtenue par l'action des moyens 8 suite à la sé-
lection d'une option par un opérateur par l'intermédiaire des moyens 6,
par exemple par l'actionnement d'un ou de plusieurs boutons non repré-
sentés.
Par conséquent, les moyens 8 adaptent le système 1 à l'option
sélectionnée, notammerit en ce qui concerne l'acquisition de données,
leur traitement et leur présentation à un opérateur.
De ce fait, on évite, grâce à l'invention, la gestion d'un nombre
élevé de références. Par exemple, pour un équipement déterminé, il n'est
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plus nécessaire, à la différence des systèmes connus, de gérer autant de
variantes qu'il existe de systèmes d'unités.
Plus précisément, selon l'inverition, une telle configuration en-
traîne :
- pour les moyens 4, au moins une adaptation automatique de la sym-
bologie utilisée. Pour ce faire, le ou les écrans desdits moyens 4 com-
portent chacun, selon l'invention, une matrice active à cristaux liqui-
des, qui permet l'enregistrement d'une pluralité de groupes de symbo-
les et la sélection d'un desdits groupes pour la visualisation ; et
- pour les moyens 2, au moins une ,adaptation automatique des diffé-
rents traitements mis en oeuvre.
Dans le cadre de la présente invention, les options susceptibles
d'être sélectionnées peuvent être de différentes sortes et peuvent no-
tamment être adaptées au type d'aéronef utilisé.
Toutefois, de préférence, lesdites options comprennent au moins
les différents choix suivants :
- les choix des unités et/ou des systèmes d'unités utilisés, comme par
exemple le système international ou le système "impérial"
- le choix du carburant de l'hélicoptère ; et
- le choix relatif à la présence ou non d'équipements optionnels sur ledit
hélicoptère, et en particulier une soride de température sur une batte-
rie, un réservoir supplémentaire de carburant, un débitmètre du carbu-
rant, une élingue, un câble sous l'aéronef et un treuil.
Selon l'invention, le système 1 comporte de plus des moyens 9
qui sont reliés par une liaison 10 aux moyens 8 et qui sont destinés à vé-
rifier, par exemple au moyen d'un test d'interface électrique, la présence
sur l'aéronef d'un équipement optionnel sélectionné, pour remédier à une
éventuelle erreur de sélection.
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De plus, pour éviter le plus possible la réalisation d'une telle erreur
de sélection, les moyens 4 sont susceptibles de visualiser une page de
menu indiquant les différentes options susceptibles d'être sélectionnées,
ainsi que des signes caractéristiques, par exemple une abréviation, un
5 terme, un logo ou une forme géométrique, indiquant les équipements op-
tionnels effectivement sélectionnés.
Lesdits moyens 4 peuvent également visualiser, dans un mode de
réalisation particulièrerrrent avantageux, toute panne d'un desdits équi-
pements optionnels, ce qui permet au pilote de faire la différence entre :
10 - un équipement optionnel non sélectionné, pour lequel aucun signe ca-
ractéristique n'est visualisé ; et
- un équipement optionnel sélectionné, mais en panne, pour lequel les
moyens 4 visualisent deux signes caractéristiques, dont l'un est relatif
à la sélection et l'autre à la panne.
Par ailleurs, bieri que cela ne soit pas représenté sur la figure 1
pour des raisons de clarté du dessin, selon l'invention, ledit système 1 est
réalisé :
- sous forme d'une architecture duale et comporte en particulier deux
chaînes de surveillance comprenant à chaque fois les moyens 2 et 3,
ce qui permet d'accroître considérablement la fiabilité ; et
- sous forme de modules remplaçables (par exemple un module par
chaîne de surveillance), ce qui garantit en cas de panne du système 1
une réparation rapide et peu coûteuse, puisqu'il suffit de remplacer le
module à l'origine de la panne et qu'il n'est donc pas nécessaire de
toucher à la globalité dudit système 1i .
Le système 1 conforme à l'invention permet de plus d'accéder à
différentes fonctionnalités précisées ci-dessous.
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Il permet notamment à un opérateur, et en particulier à un pilote,
de déterminer et de gérer les performances relatives à la masse de l'héli-
coptère.
A cet effet, à partir de différents champs Cl à C3 susceptibles
d'être visualisés, ledit opérateur peut modifier respectivement, tel que
précisé ci-dessous en référence à la figure 2:
- la masse embarquée Ml, c'est-à-dire la masse de l'hélicoptère vide,
mais comprenant les équipements nécessaires à sa mission
- la masse M2 de l'équipage ; et
- la masse marchande M3, c'est-à-dire la masse de la "charge" transpor-
tée (personnes et/ou objets transport:és).
A partir de ces masses Ml à M3, ainsi que de la masse M4 du
carburant (qui est déterminée à partir du volume mesuré du carburant et
de la température) et de la masse M5 à l'élingue (qui est mesurée par un
capteur), le système 1 calcule la masse totale M6 de l'hélicoptère au
moyen de l'expression :
M6=M1 +M2+M3+M4+M5.
De plus, selon l'invention, ledit système 1 peut également calcu-
ler :
- à partir d'une valeur d'altitude Zpb, mesurée ou entrée par un opéra-
teur dans le système 1, la température extérieure OATb, à partir de
l'expression :
OATb = OATa + (6,5.(Zpa - Zpb))
dans laquelle OATa et Zpa sont des valeurs nominales de la tempéra-
ture et de l'altitude ; et
- à partir d'une valeur d'altitude Zp et d'une valeur de température exté-
rieure OAT (ces valeurs sont soit des valeurs mesurées, soit des va-
leurs entrées dans le système 1 par un opérateur, comme précisé ci-
dessous en référence à la figure 2), les masses suivantes de l'aéronef
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la masse maximale IGE en effet de sol, la masse maximale IGE(WD) en
effet de sol avec un vent, la masse maximale OGE hors effet de sol et
la masse maximale OEI ROC pour une montée déterminée à 150 ft/mn,
au moyen de formules mathématiques connues.
Les différentes masses précitées sont visualisées par l'intermé-
diaire des moyens de visualisation 4.
Ainsi, le pilote peut comparer la masse totale M6 à chacune
desdites masses IGE, OGE, OGE(WD) et OEI ROC et prendre les décisions
qui s'imposent ou restent possibles, comme par exemple embarquer des
masses supplémentaires ou adapter l'altitude si la masse totale M6 est
trop élevée.
On décrit ci-dessous l'automate de dialogue et de présentation
d'informations, représenté sur la figure 2 et permettant à un opérateur de
dialoguer avec le système 1, afin qu'il calcule les masses précitées.
Le dialogue est réalisé par l'actionnement de moyens d'actionne-
ment spécifiques, par exemple des boutons B1 à B3 prévus sur les
moyens 6.
A partir du charnp Cl indiquarit une valeur initiale de la masse
M1, l'opérateur peut :
- soit accéder directement au champ C2 relatif à la masse M2, en ac-
tionnant le bouton B1 ;
- soit modifier la valeur de la masse M'I, par l'intermédiaire du bouton B2
et la valider par l'intermédiaire du bouton B3, un actionnement de B1
après celui de B2 perrnettant de reveriir à la valeur initiale précitée.
Ledit automate permet de modii'ier de façon identique les masses
M2 et M3, à partir des champs C2 et C3 succédant au champ C1 .
Dudit champ C3, on accède à uri champ C4 relatif à l'altitude Zp.
Trois possibilités s'offrent alors à un opérateur
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- actionner le bouton B1 de sorte que l'automate visualise les valeurs
nominales de l'altitude Zp et de la température extérieure OAT et cal-
cule à partir de ces valeurs les masses IGE, OGE, OGE(WD) et OEI
ROC, comme illustré par une étape V1 ;
- actionner le bouton B3 pour accéder à un champ C5 relatif à la tempé-
rature extérieure OAT ; ou
- actionner le bouton B2 de manière à modifier la valeur de l'altitude Zp.
Cette modification peut :
- soit être annulée, en appuyant sur le bouton B1, de manière à accéder
à l'étape V 1;
- soit être validée, en appuyant sur le bouton B3 de sorte que l'automate
calcule alors, à partir de cette valeur et d'une valeur nominale de OAT,
dans une étape V2, les masses IGE, OGE, OGE(WD) et OEI ROC.
A partir du charrip C5, on peut modifier la température extérieure
OAT selon une procédure similaire à celle précitée et relative au champ
C4, comme on peut le voir sur la figure 2.
Toutefois, après une étape de calcul V3 ou après l'actionnement
du bouton B3, on n'accède pas au champ C1 suivant, mais on retourne
au champ C4 précédent de manière à pouvoir remodifier l'altitude Zp.
Ceci permet de faire des prévisions pour une pluralité de valeurs
Zp et OAT différentes, en ce qui concerne les masses IGE, OGE,
OGE(WD) et OEI ROC.
Selon l'invention, ledit système 1 peut présenter d'autres fonc-
tionnalités qui sont non représentées et qui sont notamment destinées :
- à alerter un opérateur, par exemple uri pilote de l'hélicoptère, lorsque la
masse de l'hélicoptère est supérieure à une valeur limite acceptable,
qui est issue d'un calcul ; et
- à réaliser, automatiquement ou à la demande d'un opérateur, un calcul
de centrage relatif à la masse en prenant en compte la masse du car-
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burant et la masse à l'élingue, et à avertir un opérateur lorsque le cen-
trage ainsi calculé dépasse une valeur définie lors de la certification de
l'hélicoptère.
