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DISPOSITIF ET PROCEDE DE CONSTRUCTION AUTOMATISEE DE
TRAJECTOIRE D'URGENCE POUR AERONEFS
La présente invention s'applique aux systèmes de gestion de vol pour
aéronefs avec pilote embarqué ou non. De tels systèmes assurent des
fonctions d'assistance au pilotage pour déterminer la route à suivre par
l'aéronef pour rallier sa destination à partir de son point de départ en
prenant
en compte les contraintes de nature réglementaire et opérationnelle à
respecter.
Parmi ces contraintes figurent les procédures à appliquer dans des cas
d'urgence donnés tels que prescrits par les organismes internationaux, les
autorités étatiques et aéroportuaires. Parmi ces cas figurent notamment la
prise en main illégale de l'appareil, des situations d'urgence médicales, des
situations de pannes ayant un effet sur les qualités de vol de l'aéronef
(moteur, pressurisation ...), des situations de pannes de communication,
rendant impossible le dialogue sol/bord ou bord/bord, et donc de ce fait le
service de contrôle vis à vis de l'appareil en question. D'après Eurocontrol,
l'organisme chargé du contrôle de l'espace aérien européen, ces pannes de
communication (Prolonged Loss of Communication ou PLOC) ont concerné
plus de 1000 vols entre 1999 et 2005. Ces pannes augmentent le risque de
collision et ont un coût important car elles doivent être prises en compte
dans
le dimensionnement du contrôle de trafic aérien pour permettre la
réorganisation du trafic lorsqu'elles se produisent. A l'extrême, ces pannes
imposent le rapatriement de l'avion au soi par les avions de chasse.
Les procédures à appliquer dans ces cas d'urgence dépendent de la
localisation de l'avion qui détermine la réglementation applicable. Elles sont
donc volumineuses et complexes. En outre, elles ne prescrivent pas de
solution unique directement intégrable dans un système de gestion de vol
puisqu'il faut choisir parmi une infinité d'options. Ceci explique qu'il
n'existe
pas aujourd'hui dans l'état de l'art de solution permettant d'assurer de
manière automatique ou semi-automatique la prise en compte de ces
procédures dans un système de gestion de vol. C'est un inconvénient
important pour les aéronefs dont le pilote est embarqué, car le risque de
mauvaise application des procédures complexes par l'équipage est aggravé
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et les atteintes potentielles à la sécurité sont accrus. C'est un inconvénient
rédhibitoire pour les aéronefs militaires dont le pilote n'est pas embarqué,
connus sous le nom de drones. Ceux-ci ne peuvent être autorisés à voler
dans un espace non ségrégué, c'est-à-dire partagé par des aéronefs civils,
que s'ils sont en mesure d'appliquer les mêmes réglementations et
procédures, notamment en cas de situation d'urgence. Or cela ne peut
actuellement être garanti pour un drone, notamment en cas de panne de
communication. En effet, si c'est la liaison avec le contrôle qui est
interrompue, la solution extrême d'instructions communiquées à vue par des
avions de chasse n'est pas applicable ; si c'est la liaison entre le drone et
son pilote qui est interrompue, celui-ci ne peut plus donner d'instruction à
l'aéronef.
La résolution du problème constitué par la prise en compte automatique ou
semi-automatique des procédures à appliquer dans des situations d'urgence
dans un système de gestion de vol est donc particulièrement critique.
A cette fin, la présente invention propose un dispositif d'aide à la
navigation
d'un aéronef comprenant des moyens pour élaborer un plan de vol et une
trajectoire dudit aéronef parmi lesquels une base de données de navigation,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de stockage sous
forme de base de données informatique de procédures à utiliser dans des
situations d'urgence prédéfinies et des moyens de traitement informatique
permettant de modifier le plan de vol et la trajectoire en cours en conformité
avec les procédures applicables à chaque situation d'urgence et de manière
optimale pour une fonction de préférence choisie d'une combinaison de
critères de navigation.
Elle propose également un procédé d'utilisation dudit dispositif.
Elle présente l'avantage d'une grande versatilité, car elle est adaptée à
différentes situations d'urgence décrites ci-dessus, à différentes
configurations de vol (en route, en phase de décollage ou en phase
d'approche), à des aéronefs dont le pilote est embarqué ou non et elle peut
également être utilisée en mode automatique ou en mode, semi-
automatique, d'assistance au pilote.
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L'invention sera mieux comprise et ses différentes caractéristiques et
avantages ressortiront de la description qui suit de plusieurs exemples de
réalisation et de ses figures annexées dont :
- La figure 1 représente l'architecture fonctionnelle d'un système de
gestion de vol incorporant l'invention ;
- La figure 2 montre les liaisons de communications d'un drone ;
La figure 3 illustre l'organigramme des traitements dans un mode
de réalisation de l'invention dans le cas où l'aéronef est en route ;
La figure 4 montre un exemple de plan de vol dans le cas où
l'aéronef est en route ;
La figure 5 illustre l'organigramme des traitements dans un mode
de réalisation de l'invention dans le cas où l'aéronef est en phase de
décollage ;
La figure 6 montre un exemple de plan de vol dans le cas où
l'aéronef est en phase de décollage ;
La figure 7 illustre l'organigramme des traitements dans un mode
de réalisation de l'invention dans le cas où l'aéronef est en phase
d'approche ;
La figure 8 montre un exemple de plan de vol dans le cas où
l'aéronef est en phase d'approche.
Dans la description et les figures, les sigles, acronymes et abréviations ont
la
signification en français et en anglais indiquée dans le tableau ci-dessous.
Nous faisons figurer la signification en anglais car c'est celle-ci qui est
utilisée dans le langage courant par les hommes du métier, même en
France.
Sigle Signification en anglais Signification en français
ADS-B Automatic Dependant Surveillance - Surveillance automatique de
Broadcast dépendance - Broadcast
AOC Airline Operations Center Centre d'opérations de la
com a nie aérienne
AP Auto pilot Pilote automatique
AP AP interface Interface avec le pilote
INTERFACE automatique
ARINC Aeronautical Radio Inc Organisme de normalisation
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aéronautique
APP Approach Phase d'approche
ATC Air Trafic Control Contrôle du trafic aérien
BDN/NAVDB Navigation database Base de données de
navigation
BDP/USDB Urgency Situation Procedures Base de données informatique
database des procédures d'urgence
CMS Constant Mach Segment Segment de vol à mach
constant
CRZ FL Cruise Flight Level Altitude de croisière du vol
DATALINK Digital Communication link Liaison de communication
numérique
DES Descent Phase de descente
DME Distance Measurement Equipmentt Equipement de mesure de
distance
D0236B Document du groupe RTCA décrivant entre autre les vitesse requises
sur certaines procédures
ESDET Emergency Situation Detection Détection de situation
d'urgence
ESPU Emergency Situation Processing Unit Unité de traitement des
situations d'urgence
ETOPS Extended range with Twin engine Opérations d'avion long courier
aircraft O erations bi-moteur
FLS FMS Landing system Système d'atterrissage FMS
FMS Flight Management system S stème de gestion de vol
FPLN Flight Planning Plan de vol
GALILEO Constellation GPS européenne
GLIDE Faisceau radioélectrique dans le plan vertical pour guidage de
récision en phase d'approche ILS
GLS GPS Landing system Système d'approche utilisant le
GPS
GPS Global Positioning system Système de positionnement
global
HOLD Holding Pattern Boucle d'attente en approche,
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souvent appelée hippodrome
IAF Initial Approach Fix Point fixe d'approche initiale
ILS Instrument Landing system Système d'atterrissage aux
instruments
IMC Instrument Meteorological Conditions Conditions météo pour le vol
aux instruments
INR Inertial sensors Capteurs d'inertie
LOCNAV Localisation means for navigation Moyens de localisation pour la
navigation
MLS Microwave Landing system Système d'atterrissage micro-
ondes
MMI Man Machine Interface Interface homme machine
MORA Minimum Off Route Altitude Altitude minimale hors route
MSA Minimum Sector Altitude Altitude minimale du secteur
NAVDB/BDN Navigation database Base de données de navigation
NDB Non-Directional Beacon Balise sol permettant la
localisation par relèvement
NM Nautical Mile Mille nautique
OACI Organisation de l'Aviation Civile International Civil Aviation
Internationale Or anisation (ICAO)
PANS Procedure for Air Navigation services Procédure pour les services de
navigation aérienne
(documents OACI)
PRED Prediction Prédiction
RNP Required Navigation Performance Performance prescrite de
navigation
SENS Sensors Capteurs
SID Standard Instrument Departure Décollage standard aux
instruments
SSR Secondary surveillance Radar Radar secondaire de
surveillance
STAR Standard Terminal Arrivai Route Route terminale standard
STEP Cruise Ievel change Changement de niveau en
croisière
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TCDS Terrain Collision Avoidance System Système anti-collision terrain
T/D Top Of Descent Point de fin de la croisière
TMA Terminal Area Zone terminale
TRAJ Trajectory Trajectoire
UAV Unmanned Aerial Vehicle Drone Avion non piloté
ESPDB/BDP Emergency Situation Procedures Base de données informatique
database des procédures d'urgence
VHF Very High Fre uenc Très haute fréquence
VMC Visual Meteorological conditions Conditions météo pour le vol à
vue.
VOR VHF Omni Range Balise VHF omni directionnelle
La figure 1 présente l'architecture fonctionnelle d'un FMS 10. Ces systèmes
font l'objet de la norme ARINC 702 (Advanced Flight Management Computer
System, Dec 1996) . Ils assurent normalement tout ou partie des fonctions
de : navigation LOCNAV, 170, pour effectuer la localisation optimale de
l'aéronef en fonction des moyens de géo localisation (GPS, GALILEO,
balises radios VHF, centrales inertielles) ; plan de vol FPLN, 110 - Base de
donnée de navigation NAVDB, BDN, 130, pour construire des routes
géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les
bases (points, balises, legs d'interception ou d'altitude...) ; trajectoire
latérale
TRAJ, 120 : pour construire une trajectoire continue à partir des points du
plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de
confinement (RNP) ; prédictions PRED, 140 : pour construire un profil vertical
optimisé sur la trajectoire latérale ; guidage, pour guider dans les plans
latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la
vitesse ; liaison de donnée numérique DATALINK, 180 pour communiquer
avec les centres de contrôle et les autres aéronefs.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, seules les fonctions d'élaboration de
plan de vol et de trajectoire sont nécessaires. La figure 1 représente
cependant un FMS disposant de toutes les fonctions ci-dessus. Il comporte
en outre les fonctions supplémentaires nécessaires à la mise en oeuvre de
l'invention. Il s'agit de la base de données informatique des procédures
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ESPDB, BDP, 150 et du module informatique pour exécuter les traitements
pour mettre en ceuvre l'invention ESPU, 160.
La base de données informatique des procédures pourra être
avantageusement du type objet Elle stocke les données nécessaires à
l'exécution des procédures. Ces informations sont issues des cartes papier
et compactées. La base de données comportera notamment : des données
géographiques sur les TMA (centre du cône, largeur, hauteur) ; des données
sur les MSA ; des legs pour modéliser les procédures de décollage ; des
données pour modéliser les tentatives d'atterrissage (nombre de procédures
de type Approche manquée à effectuer avant de quitter la TMA) ; des
données pour la partie En Route, telles que les données OACI (temps de
maintien à niveau constant), expliquées au chapitre 1.1, les données
régionales/étatiques amendant les données OACI (en particulier, temps de
maintien, temps d'attente sur le HOLD), les données OACI sur les arrivées à
effectuer (chap 1.1), les données sur les arrivées à suivre sur les
aérodromes lorsqu'elles diffèrent des données OACI ; les dates de validité,
qui peuvent être identiques à celles de la base de donnée de navigation
(mise à jour tous les 28 jours, ou plus fréquemment, par patch , si des
procédures changent entre temps). Ces procédures sont codifiées dans les
documents suivants élaborés sur la base des recommandations OACI :
règles de l'air (Annexe 2 de la convention de Chicago) ; télécommunication
aéronautiques (Annexe 10) ; Procédures - Règles de l'air et services, PANS
RAC Doc 4444; Procédures - Opérations, PANS OPS (doc 8168). Elles
peuvent également être élaborées sur la base des amendements étatiques
adaptant ces recommandations aux situations particulières.
Ces procédures d'urgence sont actuellement décrites dans des documents
papier, internationaux ou étatiques, et rassemblés par les fournisseurs de
base de données. Certaines de ces procédures (Annexe 10, vol II ) sont à
suivre en cas de panne de communication pour tenter d'établir des
communications de secours, notifier la situation aux services de contrôle du
trafic aérien et aux autres aéronefs dans la zone et demander de l'assistance
de ces aéronefs, par exemple en relayant les messages des autres aéronefs.
Ces procédures ont peu d'interaction avec les fonctions plans de vol et
élaboration de trajectoire. D'autres procédures ont pour objet de sortir
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proprement l'avion du trafic afin de garantir les séparations entre aéronefs,
ainsi que sa sécurité vis à vis du relief.
Les procédures à appliquer seront différentes selon que l'aéronef se situe en
phase En route, en phase Décollage ou en phase Approche.
En cas de panne de communication entre le sol et le bord, ainsi qu'entres
aéronefs (dans le cas du Drone, l'un entraîne l'autre), en IMC, En Route,
l'Annexe 2 de la convention de Chicago, chapitre 3.6.5.2.2 prescrit :
Maintien de la vitesse et du niveau actuel, éventuellement relevé
par l'altitude minimale pendant 20 min ;
o Ajustement du niveau et de la vitesse en accord avec le plan de
vol actif
o Vol jusqu'à la balise recommandée pour l'aéroport d'arrivée
o Boucle d'attente (HOLDING PATTERN) sur la balise en question,
en descente, et maintien dans le circuit d'attente jusqu'à l'heure prévue
d'approche ou l'heure permettant l'atterrissage à l'heure estimée (RTA) du
plan de vol actif.
o Approche aux instruments sur l'aéroport, en utilisant la balise
o Atterrissage dans les 30 min max après heure estimée d'arrivée.
o En cas de panne de récepteur à Bord, transmettre par VHF le
message TRANSMITTING BLIND DUE TO RECEIVER FAILURE
signifiant ,!E TRANSMETS A L'AVEUGLE A CAUSE D'UNE PANNE DE
RECEPTEUR (Annexe 10, vol II)
o En cas d'échec de transmission vers un centre ATC, transmettre
par VHF TRANSMITTING BLIND (Annexe 10, vol II)
o Sélection du SSR approprié sur le transpondeur. (Annexe 10, vol
II)
Ces procédures peuvent être amendées et modifiées par la réglementation
locale. Par exemple, en France :
o En Route, on utilise l'IAF au lieu de la balise de la proc ICAO.
Concernant les procédures terminales, de type STAR, APP, SID, la
réglementation locale peut prévoir des procédures particulières. Par
exemple, en France, en cas d'impossibilité d'atterrir pour une quelconque
raison, quitter la TMA dans les 30 min selon la procédure LEAVING
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PROCEDURE (Procédure de décollage) publiée sur le terrain. La liste des
terrains impactées et de leur TMA associée est connue. Les procédures
LEAVING PROCEDURE sont connues.
A titre d'exemple, en 2002, les procédure à appliquer dans les situations
d'urgence pour l'aérodrome d'AGEN sont les suivantes :
o en cas de MISSED APPR (Approche manquée), monter
dans l'axe à 1000ft, puis continuer la montée en interceptant et en suivant
l'ARC DME de 27 NM du VORDME AGN jusqu'à 3500ft, puis tourner à
droite, direction la NDB AG
0 LEAVING PROCEDURE : en cas de 2 échecs
consécutifs d'atterrissage, quitter la TMA par la SID SECHEIW à la MSA
o Au départ : continuer la procédure jusqu'aux limites de la
TMA, au dernier niveau de vol assigné, puis monter au CRZ FL.
Toutes les procédures à suivre pour sortir proprement du trafic et des zones
terminales, explicitées dans les exemples ci dessus, peuvent être traduites
en terme de plan de vol électronique et suivies. Comme le montrent les
exemples, il existe une relative marge de manceuvre pour la plupart de ces
procédures, autorisant du même coup une optimisation en terme de trafic,
météo, performances, ce que propose l'invention. L'invention est applicable
également à d'autres procédures d'urgence telles que :
o une urgence de dépressurisation : Descente d'urgence,
définie dans le document OACI DOC7030. Dans ce cas, il est précisé que
l'avion doit se mettre de côté ie se décaler par rapport à sa route, puis
attendre les consignes ATC.
o Panne moteur sur bi moteur certifié ETOPS : pas de
normes OACI, mais des recommandations des constructeurs pour construire
un plan de vol de diversion vers l'aéroport ETOPS le plus proche quand on
détecte une panne moteur en route océanique.
L'automatisation de ces procédures nécessite une interaction forte avec les
fonctions plan de vol et élaboration de trajectoire. Le module informatique
pour exécuter les traitements pour mettre en oruvre l'invention est constitué
par un module logiciel apte à être exécuté sur un calculateur FMS standard
tel que le NEW FMS de THALES AVIONICS, volant actuellement sur toute la
gamme Airbus (calculateur redondé) ... Le programme source sera
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avantageusement programmé en langage ADA ou C en se conformant aux
normes à respecter pour que le code soit certifiable.
Le procédé codé par le programme assure la sélection des procédures dont
des exemples ont été données ci-dessus dans la base de données
5 informatique des procédures, élabore une trajectoire optimisée en cas
d'urgence (panne moteur, perte de communications etc), basée sur la base
de donnée des procédures d'urgence, les espaces aériens traversés, les
performances de l'avion, le trafic, la météo, le relief, assure le suivi de
cette
trajectoire et l'envoi au sol de la trajectoire, si la communication du sol
vers le
10 sol par Datalink (Liaison de données) est possible.
La figure 2 illustre les liaisons de communication d'un drone 30. La perte du
lien de communication entre le contrôle et le drone pose problème car le
pilote au soi reçoit plus les instructions du contrôle. De même, la perte du
lien de communication entre le drone et la station sol ne permet plus au
pilote au sol de connaître les instructions vocales du contrôle. En
fonction
de la répartition des fonctions du FMS entre le sol et le bord et de celles
des
liaisons de communication qui sont perdues, le pilote pourra ou pas intervenir
dans l'exécution des procédures. A l'extrême, dans le cas où toutes les
liaisons (ATC, station sol) dans les deux voies sont perdues, le dispositif et
le
système proposés autorisent une exécution entièrement automatique, sous
condition que toutes les fonctions FMS nécessaires soient embarquées. Le
choix de l'architecture optimale devra être fait en fonction des conditions
d'emploi opérationnelles prescrites, tout en tenant compte des contraintes de
poids, encombrement et coût qui poussent à un déport de la puissance de
calcul vers la station sol.
Dans le cas avion piloté à bord , le procédé pourra de plus proposer un
certain nombre de stratégies à l'équipage, lui permettant de choisir entre
plusieurs trajectoires, respectant toutes les réglementations, mais optimisant
différents critères.
La fonction de préférence, également applicable au cas des avions non
pilotés à bord, privilégiera le plus souvent la sécurité appréciée en termes
de
séparation minimale des autres aéronefs et éléments de relief, mais il est
facile de construire une fonction de préférence qui sera paramétrable en
fonction du contexte opérationnel. Le plus souvent, une optimum de second
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rang obtenu par parties sera suffisant. Rien n'empêche cependant, si le
contexte opérationnel l'impose, de rechercher une résolution complète de
l'optimum de la fonction de préférence, à la condition que la puissance de
calcul nécessaire soit disponible.
II existe trois modes de réalisation principaux de l'invention, selon que
l'aéronef est en route, au décollage ou en approche.
Mode de réalisation En route
Les principaux éléments du procédé dans le cas En Route sont précisés
ci-dessous.
Le FMS prolonge éventuellement la croisière pour garder un segment de 20
min devant l'avion à niveau constant. Il efface les STEPS éventuellement
présents devant l'avion dans l'intervalle des 20 min. Le FMS utilise la
fonction Constant Mach Segment (Segment à vitesse constante) sur les
points devant l'avion, au moins sur 20 min prédits, pour voler à vitesse
constante. En cas de conflit terrain, basé sur les MORA (Minimum Off Route
Altitude), le FMS calcule et insère un STEP CLIMB devant l'avion pour se
situer 2000 pieds au dessus de la MORA la plus haute dans l'intervalle des
min. Latéralement, le FMS suit le plan de vol actif, en modifiant toutefois
les transitions (virages) entre portions de plan de vol pour rester compatible
20 de la vitesse avion. Après ces 20 min, le FMS effectue un retour sur le
plan
de vol vertical préprogrammé, ainsi que sur la vitesse préprogrammée en
annulant les STEP et CMS éventuellement entrés lors de la première phase
de 20 min.
Puis le FMS contrôle verticalement l'aéronef pour suivre le plan de vol de fin
de croisière et de descente jusqu'au point d'approche demandé par la
procédure, à savoir la balise recommandée (si OACI) ou autre point comme
l'IAF en France. Ceci implique une pleine autorité du FMS sur les
commandes de vol et la poussée, ainsi que sur les éventuelles surfaces.
Pendant sa descente vers l'aide à la navigation choisie, le FMS insère dans
son plan de vol un circuit d'hippodrome (Holding Pattern), en prenant les
hypothèses explicitées ci-dessous.
Si un HOLD est défini dans la base de donnée de navigation sur la balise ou
l'IAF, le FMS insère ce HOLD ; sinon, il utilise la fonction HOLD, avec les
paramétrages suivants :
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Vitesse donnée par DO 236B en fonction de l'altitude et de la
catégorie de masse,
0 Relèvement par rapport au nord, parallèle au segment arrivant sur
la balise/IAF,
Direction par défaut : Droite (Right),
0 Longueur de la portion droite : 1 minute.
Une contrainte d'altitude égale à l'altitude minimale recommandée sur la
balise/IAF ou égale à la prochaine contrainte d'altitude de la partie
Intermédiaire de l'approche est insérée sur le HOLD, tout en étant relevée
par une éventuelle MSA (Minimum Sector Altitude).
Le FMS utilise la fonction IMMEDIATE EXIT (Sortie Immédiate) pour
sortir du circuit d'hippodrome lorsqu'il prédit une heure d'arrivée compatible
de l'heure prévue initialement, et ajuste le déclenchement de la fonction pour
garantir un atterrissage dans les 30 min autour de l'heure prévue.
En approche finale, si une approche aux instruments était présente dans le
plan de vol actif du FMS, celui ci suit cette approche jusqu'à l'atterrissage
; si
aucune approche n'était entrée, le FMS effectue la procédure suivante :
Test des fréquences des moyens de radio navigation pour détecter
les pistes en service, en prenant dans l'ordre les signaux ILS, MLS, GLS,
VORDME, NDB
Insertion dans le plan de vol de la piste contenant un ILS, ou à
défaut, dans l'ordre un MLS, GLS, VORDME, NDB, et qui se trouve du côté
de l'appareil (pour éviter les croisements de piste)
Suivi du plan de vol jusqu'à l'atterrissage
Si tous les tests sont négatifs, chaîner dans le plan de vol une
approche Runway by itseif (Approche de type Piste en autonome, ne
contenant que la piste et une demi droite dans l'axe de piste, partant du
seuil
de piste, sur laquelle on pourra guider l'avion) dans la direction opposée au
vent mesuré à bord et suivre cette approche.
Les autres systèmes (Transpondeurs) peuvent émettre des signaux comme
TRANSMITTING BLIND , code 7700, selon le type de panne.
Ce procédé sera adapté pour prendre en compte les spécificités de chaque
état/régions. Ainsi, en Europe, les 20 min ci dessus sont remplacées par 7
min (doc 7030/4 Regional Supplementary procédure ).
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Un exemple de réalisation de ce cas En route est détaillé pour le plan de vol
de la figure 4 qui se situe dans le secteur de Brétigny. L'organigramme des
traitements de la figure 3 montre les étapes du procédé applicables qui sont
détaillées dans la suite de la description.
Etape 1 , (410, 420, 430) : à détection de la panne : FMS :
Calcul du segment de maintien de trajectoire pendant un temps
donné issue de la BDP, éventuellement relevé des MORA issues de la
BDN et FMS ;
0 Ajustement niveau et vitesse (passage en Managé à la vitesse
courante) Recalcul du plan de vol latéral avec la vitesse courante
0 Suivi de ce plan de vol court terme
Le FMS vérifie s'il existe un temps maintien dans la zone géographique
courante dans la BDP. Si oui, il applique ce temps, si non, on utilise la
valeur
OACI de 20 min. Dans l'exemple, un temps de 7 min est trouvé et sera
appliqué. Durant cette période, le FMS fige la vitesse de l'appareil à la
valeur
courante et le niveau au niveau actuel. Le FMS calcule une rejointe sur le
plan de vol actif en effectuant une projection orthogonale de l'avion sur
celui
ci pour identifier le segment de rejointe et en effectuant un virage dont
l'angle
optimise l'écart avec les autres aéronefs. Pour cela, une possibilité est de
tester, 5 par 5 une rejointe, entre une interception à 45 et une
interception
à 90 ; pour chaque valeur de rejointe, Le FMS regarde si les autres avions
environnants couperont l'axe de rejointe avec un écart vertical de moins de
500 pieds ; pour les avions qui coupent le segment de rejointe, le FMS
extrapole la position de ces avions à partir des données de vitesse et de cap
obtenues en interrogeant le transpondeur MODE S de l'avion en question
(fonction du TCAS ou ADS-B) ; le FMS compare alors les temps de passage
des avions qui coupent l'axe avec ses temps de passage au même point. La
solution est la rejointe qui maximise les deltas de temps entre le drone et
les
avions de passage.
Dans le cas de la figure 4, la rejointe 310 qui est la solution optimale est
celle
qui fait un angle de 45 avec la trajectoire.
Une fois la trajectoire latérale de rejointe obtenue, le FMS vérifie à partir
de
la BDN la valeur des MORA et ajuste éventuellement le niveau de vol, puis il
vérifie l'absence de conflit dans le plan vertical avec les autres avions, au
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niveau en question. Si un conflit est détecté, l'algorithme reboucle jusqu'à
trouver une solution.
Etape 2, 440: Retour au vertical et Vitesse managés après temps
maintien .
Si phase = CRZ, Suivi du plan de vol croisière jusqu'au (T/D) : Si phase =
DES, suivi plan de vol 3D jusqu'au point d'approche issu de la BDP ;
Contrôle des surfaces, de la poussée, des trains.
Un algorithme de calcul possible est le suivant : Si le FMS prédit une
rejointe
sur le plan de vol sur une durée supérieure à temps maintien , on reste à
vitesse et niveau constants jusqu'à la rejointe, puis on repasse en Vitesse
et Vertical managés , soit au niveau et à la vitesse optimums calculées par
le FMS ; si le FMS prédit une rejointe avant écoulement de temps
maintien , on poursuit sur le plan de vol jusqu'à atteindre le temps
maintien , puis on repasse en vitesse et Vertical managés ; en arrivant
sur le point de fin de croisière (T/D), le FMS réaffecte le niveau de descente
à celui du point d'approche issu de la BDP et engage la descente.
Etape 3, 450 : Insertion d'un HOLD sur le point d'approche, et de contrainte
sur ce point pour rester au-dessus du relief (relevée par la MSA).
Le FMS insère un HOLD sur le point d'approche de la BDP de la manière
suivante : Si un HOLD existe déjà sur le point d'approche, le FMS utilise ce
HOLD ; sinon, si un HOLD est codé en BDN sur ce point, le FMS insère ce
HOLD ; sinon, le FMS insère un HOLD avec tour à droite, longueur de leg
droit de 1 min, vitesse OACI. Sur le point d'entrée et de sortie du HOLD, le
FMS insère une contrainte d'altitude égale à la MSA récupérée de la BDP si
elle existe. Sinon, le FMS insère une contrainte égale à la valeur de
l'interception du faisceau GLIDE de l'ILS si elle existe. et, sinon, construit
une
approche par défaut et insère une contrainte égale au palier de décélération
sur cette approche.
Etape 4, 460 : Optimisation du moment de sortie du HOLD pour atterrir au
plus près de l'heure estimée initialement, et au maximum dans les 30 min
suivantes.
Si la masse d'atterrissage prévue est admissible pour la piste, le FMS vole le
HOLD jusqu'à ce que l'heure prédite d'atterrissage corresponde à l'heure
estimée initialement ; sinon, le FMS utilise le créneau de 30 min jusqu'à
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obtenir une masse atterrissage inférieure au seuil autorisé sur la piste ;
dans
tous les cas, au bout des 30 min d'écart sur l'heure estimée, le FMS sort du
HOLD et poursuit l'approche.
Etape 5, 470 : Détermination de la procédure d'atterrissage
5 Si entrée avant la panne, utilisation de la procédure entrée, sinon choix
optimisant les moyens sol. Un algorithme possible est le suivant : Si une
procédure est codée avant détection de la panne, le FMS suit cette
procédure ; si aucune procédure n'est codée, le FMS cherche la procédure
d'approche qui maximise la précision, compte tenu de ses moyens
10 embarqués. Dans l'ordre il utilisera : ILS, MLS, GLS, FLS, GPS, VOR/DME ;
si aucune approche n'est possible avec les moyens ci dessus, le FMS
fabrique une approche Runway by itself en chaînant un segment dans
l'axe de piste, à-3 de pente sur 5 NM, du côté opposé au vent. Dans tous
les cas, si le FMS détecte une panne de moyen de radionavigation pour
15 effectuer l'approche en question, on passe sur l'algorithme procédure
d'urgence à l'atterrissage expiiqué dans l'exemple de réalisation
correspondant. Le FMS pilote les sorties de becs, volets et trains lors de
l'approche, comme le ferait le pilote, lorsqu'il atteint les vitesses
caractéristiques associées.
Mode de réalisation Au décollage
Les principaux éléments du procédé dans le cas Au décollage sont
précisés ci-dessous. Les procédures décrites ici sont celles à appliquer en
cas de panne de com uniquement. Il existe d'autres procédures très
différentes pour traiter des cas de panne moteur, etc ...
En cas de situation de déclenchement d'une procédure d'urgence en raison
d'une panne de communication au décollage, la quasi-totalité des
procédures à appliquer sont de type : Continuez à voler jusqu'à la limite de
la TMA, en suivant la procédure de SID à la dernière altitude allouée, ou si
cela n'est pas compatible avec les obstacles existants, positionnez-vous à
l'altitude minimale de sécurité. Ensuite, montez à l'altitude de croisière
indiquée par le plan de vol actif. Ce type de procédure très courant peut
être traduit de la manière suivante dans un système de gestion du vol :
Aéronef en MANAGE (Contrôle automatique intégral ); insertion d'une
contrainte d'altitude AT OR BELOW (Inférieure ou égale) sur les points
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de SID, égale au dernier niveau assigné par le contrôle, éventuellement
relevé par la MSA (évitement d'obstacle) ; maintien à ce niveau jusqu'aux
limites géographique de la TMA, à coder dans une base de donnée ; retour
au plan de vol actif FMS, qui va automatiquement basculer sur une phase de
montée jusqu'au niveau de croisière entré au sol ; application de la
procédure En Route décrite ci dessus.
Selon les régions/états/aérodromes, des ajustements inscrits dans les cartes
peuvent être nécessaires. Ils sont codés dans la BDP.
Ce mode de réalisation Au décollage est illustré par l'exemple de la
figure
6. L'aéronef est situé en bas et vient de décoller. Le plan de vol actif passe
par les points WP1 ... WP5. Les point WP1 .. WP4 sont les points de la SID,
et le point WP5 est le premier point de la partie EN ROUTE . Le plan de
vol panne de comm stocké en BDP, passe par WP1, WP6, WP7.
L'hexagone représente la TMA.
L'organigramme des traitements de ce mode de réalisation pour cet exemple
est celui de la figure 5.
Le FMS charge par appel à la BDP le plan de vol Situation d'urgence
applicable à la situation d'urgence détectée dans la phase courante. Le FMS
charge les coordonnées des points caractéristiques de la TMA et détermine
le premier point à l'extérieur de la TMA sur le plan de vol actif (ici WP5).
Le
FMS chaîne le plan de vol Situation d'urgence sur ce premier point, en
minimisant la distance et en suivant les contours de la TMA ; un l'algorithme
possible est le suivant : Une marge de X NM (par exemple 5 NM) vis à vis du
polyèdre est déterminée ; au niveau des points de cassure du polyèdre, on
crée un point sur le segment bi-secteur, à 5 NM du contour ; on relie ensuite
ces points jusqu'à WP5 ; on effectue ce calcul à la fois en partant sur la
gauche et sur la droite, à la fin du plan de vol Situation d'urgence et on
conserve celui dont la distance est la plus faible.
Au niveau profil vertical, on insère sur les points de ce plan de vol des
contraintes d'altitude AT OR ABOVE à la valeur de la MSA du secteur
issue de la BDN sur les points de la procédure de départ Situation
d'urgence . Le FMS assigne un niveau de croisière égal au dernier niveau
obtenu du contrôle. Sur le dernier point de la procédure de départ (ici WP7 ),
on n'insère aucune contrainte, de même que sur les points EN ROUTE
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suivants (ici WP5), de sorte que le profil de montée soit calculé pour monter
au niveau de croisière, c'est à dire au dernier niveau assigné par le
contrôle.
Le FMS guide sur ce plan de vol puis passe sur la partie Situation
d'urgence En Route .
Mode de réalisation En approche
Les principaux éléments du procédé dans le cas En approche sont
précisés ci-dessous. Les procédures décrites ici sont celles à appliquer en
cas de panne de com uniquement. Il existe d'autres procédures très
différentes pour traiter des cas de panne moteur, etc ...
En cas de panne de communication à l'atterrissage, il est généralement
demandé d'appliquer la procédure d'approche interrompue (MISSED
APPROACH), puis en cas d'échec répété, d'appliquer la procédure
LEAVING PROCEDURE . Les LEAVING PROCEDURES sont
presque toujours des instructions de suivi de SID et de radiales vers des
balises prédéterminées. Par exemple pour NICE (France) Après l'approche
interrompue, montez à 2500 pieds et quittez ensuite la TMA de Nice at 2500
pieds sur la direction R-126 de VOR NIZ . Le codage de cette procédure
dans le FMS est possible par l'ajout de legs ARINC 424 , de type CA 2500
( Course to an altitude equai to 2500 feet , ie Route vers une altitude de
2500 pieds ), suivi d'un leg CR 126NIZ ( Course to a RADIAL 126 MAG
from VOR NIZ , ie Route vers une radiale 126 à partir de VOR NIZ ),
et peut donc être inclus dans la base de donnée de navigation de l'appareil.
Toutes les procédures pour quitter la TMA sont codables dans une base de
donnée. Il s'agit pour le FMS de créer un nouveau type de liaison entre la fin
de l'approche interrompue et cette procédure.
Ce mode de réalisation En approche est illustré par l'exemple de la figure
8 où est représentée la TMA de NANTES. La procédure est : Dans le cas
où le pilote n'a pas connaissance de la piste en service, appliquez la
procédure pour RWY03 (Un cercle avant l'atterrissage peut être nécessaire
si le vent observé par le pilote indique que RWY21 est en service). En cas
d'approche interrompue, appliquez la procédure publiée correspondante et
entamez une seconde approche. Si la deuxième approche échoue, suivez la
procédure correspondante applicable puis quittez la TMA à 3000 pieds et
tentez d'atteindre la VMC .
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L'organigramme des traitements de cet exemple de réalisation est donné à la
figure 7.
Dans le cas du drone, il n'y a pas de possibilité de suivre la procédure en
conditions a vue (VMC) puisque le pilote ne voit pas la piste. Un
algorithme possible sera donc : Si une approche complète a été entrée avant
la Situation d'urgence , le FMS suit la procédure décrite dans la partie
Situation d'urgence En Route , à partir de l'étape 5; si aucune piste n'a
été entrée, le FMS récupère les pistes d'atterrissage possibles dans la BDP
(ici RWY03 ou 21) et détermine grâce au vent la piste en service. En
l'absence de vent, le FMS utilise la piste préconisée en BDP (ici RWY03) ; le
FMS bascule ensuite sur l'étape 5 de la partie En Route pour déterminer
le meilleur moyen de radionavigation pour atterrir sur cette piste. Si la
Situation d'urgence est déclenchée pendant une phase de remise de gaz
(Missed approach), c'est à dire pendant que le pilote au sol effectuait une
procédure de remise des gaz, alors le FMS récupère en BDP le plan de vol
Situation d'urgence (ici poursuite de la Missed approach puis tentative de
deuxième approche). Le FMS bascule ensuite sur l'étape 5 de la partie En
Route pour déterminer le meilleur moyen de radionavigation pour atterrir
sur cette piste. Dans ce cas du drone, on n'applique pas la procédure
LEAVING TMA car les conditions VMC sont inapplicables. Le drone
poursuivra ses approches jusqu'à en réussir une, même si cela doit conduire
à des dégâts sur l'appareil.
Dans le cas avion piloté le procédé peut suivre la procédure jusqu'au bout.
Le FMS va donc proposer de suivre le même cheminement que ci dessus et,
en cas de 2ème échec d'atterrissage, va récupérer le polyèdre TMA dans la
BDP, chaîner au dernier point de Missed approach une droite dans l'axe de
ce dernier segment jusqu'à la limite de la TMA, éventuellement contraindre
les points créés en altitude (ici 3000 pieds). En cas de succession
d'approches marquées, la procédure d'urgence ultime sera normalement
l'intervention des avions de chasse qui guideront l'avion dans son
atterrissage.
