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PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE DÉTERMINATION ET DE MISE A JOUR D'UNE
ALTITUDE CIBLE POUR UNE DESCENTE D'URGENCE D'UN AÉRONEF
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de
détermination et de mise à jour d'une altitude cible pour une descente
d'urgence d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport.
On sait que les avions de transport civils doivent être pressurisés, car
en vol de croisière, un avion évolue à une altitude qui est souvent supérieure
à 30000 pieds (environ 9000 mètres), pour laquelle l'air extérieur est trop
pauvre en oxygène (et également trop froid et trop sec) pour être compatible
avec la vie. Aussi, des systèmes de pressurisation équipent les avions afin de
garder à bord une atmosphère respirable. En particulier, la réglementation
aéronautique internationale impose que tout avion de transport public qui vole
à une altitude supérieure à 20000 pieds (environ 6000 mètres) soit pressurisé
et qu'il établisse dans la cabine une altitude équivalente qui n'excède pas
8000 pieds (environ 2400 mètres) en vol normal.
Il peut cependant arriver, suite à une panne ou un incident, que la
pressurisation de l'avion ne puisse plus être maintenue à un niveau accep-
table. Une procédure réglementaire oblige alors le pilote à faire descendre
l'avion, aussi rapidement que possible, à une altitude respirable de 10000
pieds (environ 3000 mètres) ou à l'altitude de sécurité courante s'il n'est
pas
possible de descendre jusqu'à 10000 pieds en raison du relief. Cette
procédure est appelée descente d'urgence.
Dans ce cas, l'équipage est responsable des différentes tâches liées
à l'initiation de la descente, ainsi qu'à l'ajustement des paramètres de la
descente (vitesse, altitude cible, trajectoire latérale, ...), et ceci jusqu'à
la mise
en palier de l'avion à basse altitude.
Il peut arriver toutefois, bien que très rarement, que l'équipage ne soit
plus à même d'appliquer la procédure décrite ci-dessus, par exemple dans le
cas d'une panne de pressurisation qui a fait perdre conscience à l'équipage.
L'avion est dans ce cas livré à lui-même, alors qu'il est absolument
nécessaire
d'effectuer une descente d'urgence. Si, dans une telle situation, le pilote
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automatique est enclenché, le vol est poursuivi automatiquement jusqu'à
l'épuisement total des réserves en carburant.
Pour éviter une telle situation, on connaît un système de pilotage
automatique qui, lorsqu'il est engagé, permet de réaliser la descente
d'urgence de façon automatique, c'est-à-dire sans nécessiter l'aide d'un
pilote. De plus, l'engagement d'une telle descente d'urgence automatique
peut être réalisé, soit manuellement par le 'pilote, soit également de façon
automatique.
En particulier, par le document FR ¨ 2 928 465, on connaît un
procédé particulier de contrôle automatique d'une descente d'urgence d'un
aéronef. Selon ce procédé, lorsqu'une fonction automatique de descente
d'urgence est engagée, on réalise les opérations successives suivantes :
a) on détermine automatiquement un ensemble de consignes verticales
comprenant :
.. - une altitude cible qui représente une altitude à atteindre par l'aéronef
à la fin
de la descente d'urgence ; et
- une vitesse cible qui représente une vitesse que l'aéronef doit respecter
lors
de la descente d'urgence ;
b) on détermine automatiquement un ensemble de consignes latérales, qui
représente une manoeuvre latérale à réaliser lors de la descente d'urgence ;
et
C) on guide automatiquement l'aéronef de sorte qu'il respecte simultanément
ledit ensemble de consignes verticales et ledit ensemble de consignes
latérales jusqu'à atteindre ladite altitude cible qu'il maintient ensuite,
ledit
guidage automatique pouvant être interrompu par une action d'un pilote de
l'aéronef.
De plus, ce procédé connu prévoit des moyens particuliers pour
engager automatiquement la fonction de descente d'urgence, en tenant
compte de la variation d'altitude de la cabine, c'est-à-dire de la variation
de la
.. pression à l'intérieur de la cabine.
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Concernant la détermination d'une altitude cible dans le cadre d'une
descente d'urgence automatisée, on connaît :
- par le document US ¨ 4 314 341, une descente d'urgence automatisée vers
une altitude de sécurité, dont la valeur est fixée forfaitairement à 12000
pieds
(environ 3600 m). Cette valeur correspond à une altitude respirable et
satisfaisante d'un point de vue physiologique, mais elle présente le risque
d'être inférieure aux terrains les plus élevés (Alpes, Himalaya, Andes,
Rocheuses...). Elle ne suffit donc pas à garantir une fin de manoeuvre
sécurisée dans le cas d'un équipage inconscient (possible collision avec le
.. terrain) ;
- par le document US ¨ 6 507 776, un couplage entre un pilote automatique et
un système GPS qui possède une base de données dans laquelle sont
stockées les valeurs d'altitude pour l'ensemble des reliefs, dont l'altitude
est
supérieure ou égale à une valeur maximale fixée. Ce système GPS est muni
d'un dispositif d'identification du relief le long de la trajectoire courante.
Ce
dispositif permet de fournir au pilote automatique une altitude cible de
sécurité
la plus basse possible, accessible en ajustant le cap de l'aéronef si besoin,
pour contourner le terrain. Ce dispositif présente l'inconvénient de diriger
potentiellement l'aéronef en dehors de la zone couverte par le couloir aérien
emprunté initialement. Le risque associé est d'accroître la charge de
l'équipage au moment où il reprend connaissance, car l'aéronef pourrait alors
se trouver loin du plan de vol initialement suivi et, de plus, ne plus
disposer
de suffisamment de carburant pour rejoindre l'aéroport de déroutement le plus
proche ; et
- par le document US - 2007/0043482, un autre dispositif intégré dans un
pilote automatique capable d'effectuer automatiquement une descente
d'urgence vers une altitude de sécurité, dont le calcul est basé sur des
altitudes minimales de sécurité de type MSA ( Minimum Safe Altitude en
anglais). Plus exactement, une base de données contenant les altitudes MSA
est utilisée pour déterminer l'altitude de sécurité associée, soit au plan de
vol
courant, soit, si elle existe, à une trajectoire de déroutement fournie par la
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compagnie aérienne. Lorsque l'avion est en dehors du plan de vol ou en dehors
d'une voie de déroutement, l'altitude de sécurité est calculée à partir de la
base
de données du terrain, en prenant comme valeur l'altitude maximale sur une
trajectoire maintenant le cap courant. Ce dispositif qui tient compte du
relief
environnant présente l'inconvénient de cibler une altitude potentiellement
trop
élevée et donc inappropriée pour permettre à un équipage inconscient de
pouvoir reprendre en main l'avion. En effet, le risque est de pénaliser la
stratégie
de descente en choisissant une altitude de sécurité correspondant à un point
situé très en avant de la trajectoire courante de l'avion ou du plan de vol
courant,
alors qu'une descente plus basse serait envisageable tout en laissant
suffisamment de marge en aval pour ajuster le déroutement.
Par conséquent, aucune de ces solutions usuelles n'est complètement
satisfaisante, car aucune d'elles ne permet de fournir, en toutes
circonstances,
une valeur d'altitude cible optimale qui, à la fois, tient compte du relief
environnant pour ne pas faire descendre l'avion à une altitude susceptible de
provoquer une collision avec le terrain, et est la plus faible possible afin
de
maximiser les chances de permettre à un équipage de reprendre en main
l'aéronef.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle
concerne un procédé pour déterminer une altitude cible optimale pour une
descente d'urgence d'un aéronef, l'altitude cible représentant l'altitude à
atteindre par l'aéronef à la fin de la descente d'urgence.
Selon un aspect de l'invention, l'invention a pour objet un procédé pour
déterminer une altitude cible et pour contrôler une descente d'urgence d'un
aéronef, ladite altitude cible représentant l'altitude à atteindre par
l'aéronef à la
fin de la descente d'urgence, le procédé comprenant des étapes de :
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réaliser, de façon automatique et répétitive, les opérations suivantes à
partir de l'activation de la descente d'urgence, et par rapport à une distance
horizontale de référence à l'avant de l'aéronef par rapport à une position
initiale
dudit aéronef à l'activation de la descente d'urgence, la distance horizontale
de
référence correspondant au moins à une distance horizontale maximale que
l'aéronef est susceptible de parcourir lors d'une descente d'urgence à partir
du
niveau de vol de croisière le plus élevé pour l'aéronef :
(a) déterminer une distance horizontale restante qui représente une
distance horizontale qui reste à parcourir par l'aéronef à partir de sa
position courante jusqu'à une position située à la distance horizontale
de référence à l'avant de la position initiale;
(b) déterminer une altitude de sécurité pour la distance horizontale
restante, l'altitude de sécurité correspondant à une altitude maximale
de relief le long de la trajectoire de l'aéronef pour la distance
horizontale restante et sur une largeur prédéterminée de part et
d'autre de la trajectoire;
(c) comparer l'altitude de sécurité à une altitude de seuil; et
(d) sélectionner comme l'altitude cible la plus élevée entre l'altitude de
sécurité et l'altitude de seuil; et
déployer la descente d'urgence à partir d'au moins une des altitudes
cibles sélectionnées à la suite de la réalisation des opérations (a) à (d),
dans lequel la réalisation automatique et répétitive des opérations (a) à
(d) provoque une mise à jour en temps réel de l'altitude cible et permet à
l'aéronef d'être amené le plus bas possible tout en protégeant l'aéronef du
relief, mais en même temps permet d'éviter d'être pénalisé par une hauteur
localisée du relief qui a déjà été survolée par l'aéronef,
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dans lequel le déploiement de la descente d'urgence comprend en outre
des étapes de:
déterminer automatiquement un ensemble de consignes verticales
basé sur l'altitude cible sélectionnée lors de la réalisation des
opérations (a) à (d) et une vitesse cible qui représente une vitesse que
l'aéronef doit respecter lors de la descente d'urgence;
déterminer automatiquement un ensemble de consignes latérales,
qui représente une manoeuvre latérale à réaliser lors de la descente
d'urgence; et
guider automatiquement l'aéronef de sorte que l'aéronef respecte
simultanément ledit ensemble de consignes verticales et ledit ensemble
de consignes latérales jusqu'à atteindre l'altitude cible, et
dans lequel l'aéronef se déplace le long d'un plan de vol initial avant
d'initier la descente d'urgence, et dans lequel la distance horizontale de
référence est établie le long du plan de vol initial de sorte que l'aéronef
continue
de se déplacer le long du plan de vol initial lors de la détermination de
l'altitude
cible et lors de mise en oeuvre de la descente d'urgence.
Des modes de réalisation préférentiels du procédé sont décrits ci-
dessous.
A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que, à
partir de l'activation de la descente d'urgence (à savoir de l'armement ou de
l'engagement de la descente d'urgence, selon le mode de réalisation envisagé),
et sur une distance horizontale de référence à l'avant de l'aéronef par
rapport à
une position initiale dudit aéronef à l'activation de la descente d'urgence,
on
réalise, de façon automatique et répétitive, les opérations suivantes :
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- on détermine une distance horizontale restante, qui représente une distance
horizontale qui reste à parcourir par l'aéronef à partir de sa position
courante
jusqu'à une position située à ladite distance horizontale de référence à
l'avant
de ladite position initiale ;
5 - on détermine
une altitude de sécurité représentative de ladite distance
horizontale restante ;
- on compare cette altitude de sécurité à une altitude de seuil ; et
- on sélectionne comme altitude cible la valeur la plus élevée entre ladite
altitude de sécurité et ladite altitude de seuil.
Ainsi, grâce à l'invention, l'altitude cible est déterminée à partir d'une
altitude de sécurité définie le long de la trajectoire courante de l'aéronef à
une
certaine distance (distance horizontale restante) devant l'aéronef, précisée
ci-
dessous.
Le procédé conforme à l'invention permet ainsi de prendre en compte
le relief le long de la trajectoire courante de l'aéronef afin d'éviter de
descendre trop bas et de provoquer une collision avec le terrain, tout en
favorisant une descente la plus basse possible notamment pour permettre aux
occupants de l'aéronef, en cas d'inconscience liée à l'hypoxie, de reprendre
conscience.
Dans un mode de réalisation préféré, à partir de l'activation de la
descente d'urgence :
- on détermine automatiquement une altitude cible initiale représentative de
ladite position initiale de l'aéronef à ladite activation de la descente
d'urgence
; et
- on réalise de plus, de façon automatique et répétitive, sur ladite distance
horizontale de référence, les opérations suivantes :
- on compare l'altitude cible (que l'on a déterminé de la manière
précitée), dite altitude cible courante, à ladite altitude cible initiale ; et
- si ladite altitude cible courante est inférieure à ladite altitude cible
initiale, on met à jour l'altitude cible utilisée lors de la descente
d'urgence, en
prenant en compte ladite altitude cible courante.
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Ainsi, grâce à l'invention, on met à jour en temps réel l'altitude cible
pour permettre d'amener l'aéronef le plus bas possible tout en se protégeant
du relief. En particulier, comme précisé ci-dessous, ceci permet de ne pas
être pénalisé par une hauteur localisée du relief
- qui a déjà été survolée pendant la descente et correspond donc à une
donnée obsolète ; ou
- qui est située très loin devant l'aéronef et donc à négliger à court terme.
Le procédé conforme à l'invention permet ainsi de déterminer une
altitude cible optimisée sur ladite distance horizontale restante située
devant
l'aéronef, qui maximise la possibilité de revenir à un état nominal dans le
cas
d'un équipage ou de passagers inconscients ou victimes de symptômes
hypoxiques, sans diminuer les marges de sécurité vis-à-vis du relief le long
de
la trajectoire suivie.
On notera que ladite distance horizontale de référence correspondant
à une distance horizontale maximale que l'aéronef est susceptible de
parcourir lors d'une descente d'urgence à partir du niveau de vol de croisière
le plus élevé pour l'aéronef dans un premier mode de réalisation simplifié,
elle
correspond directement à cette distance horizontale maximale.
En outre, dans un second mode de réalisation, ladite distance
horizontale de référence correspondant à la somme :
- d'une distance horizontale maximale que l'aéronef est susceptible de
parcourir lors d'une descente d'urgence à partir du niveau de vol de croisière
le plus élevé pour l'aéronef ; et
- d'une marge prédéterminée.
Cette marge permet de prendre en compte :
- le fait que la distance parcourue lors d'une descente d'urgence nominale
puisse être allongée (par exemple après une diminution de la vitesse cible
suite à des dégâts structuraux) ; et
- la possibilité que l'équipage soit toujours inconscient, arrivé à la
distance
horizontale de référence. On ajoute donc, à travers cette marge, un laps de
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temps supplémentaire qui est suffisant pour permettre à l'équipage de
reprendre conscience quand l'aéronef est stabilisé à une altitude donnée.
Dans un mode de réalisation préféré, ladite altitude de sécurité
correspond à l'altitude maximale du relief, de préférence de type MORA, le
long de la trajectoire de l'aéronef sur une distance prédéterminée à l'avant
de
la position courante de l'aéronef, et sur une largeur prédéterminée de part et
d'autre de cette trajectoire, ladite trajectoire étant définie le long du plan
de vol
courant ou le long du cap courant de l'aéronef.
Le procédé conforme à l'invention, tel que précité, pour déterminer et
o mettre à jour une altitude cible optimale pour une descente d'urgence
d'un
aéronef, est adapté à tout type de méthode de descente d'urgence,
partiellement ou totalement automatisée.
Toutefois dans une application préférée, ce procédé est utilisée pour
déterminer et mettre à jour l'altitude cible dans une méthode de contrôle
automatique d'une descente d'urgence d'un aéronef, selon laquelle on réalise
les opérations successives suivantes :
a) on détermine automatiquement un ensemble de consignes verticales
comprenant :
- une altitude cible qui représente une altitude à atteindre par l'aéronef à
la fin
de la descente d'urgence ; et
- une vitesse cible qui représente une vitesse que l'aéronef doit respecter
lors
de la descente d'urgence ;
b) on détermine automatiquement un ensemble de consignes latérales, qui
représente une man uvre latérale à réaliser lors de la descente d'urgence ;
et
c) on guide automatiquement l'aéronef de sorte qu'il respecte simultanément
ledit ensemble de consignes verticales et ledit ensemble de consignes
latérales jusqu'à atteindre ladite altitude cible.
En outre, de façon avantageuse, lorsque l'aéronef atteint l'altitude
cible et que l'équipage présente toujours une perte de connaissance, on
commande automatiquement l'aéronef pour qu'il suive le terrain, à une
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altitude auxiliaire, et ceci tant que l'équipage n'a pas repris connaissance.
De
préférence, cette altitude auxiliaire correspond à la valeur maximale entre
une
altitude de sécurité (représentative d'une distance horizontale précisée ci-
dessous) et une altitude de seuil auxiliaire prédéterminée.
Par ailleurs, avantageusement, on réalise, de plus, un recalage de ladite
altitude cible pour tenir compte de variations de pression barométrique
apparaissant lors de la descente d'urgence.
Selon un autre aspect de l'invention, l'invention a pour objet un appareil
pour déterminer automatiquement une altitude cible et pour contrôler une
descente d'urgence d'un aéronef, ladite altitude cible représentant l'altitude
à
atteindre par l'aéronef à la fin de la descente d'urgence, l'appareil
comprenant :
un dispositif de détermination de distance horizontale restant pour
déterminer de façon automatique et répétitive une distance horizontale
restante
qui représente une distance horizontale qui reste à parcourir par l'aéronef à
partir d'une position courante de l'aéronef jusqu'à une position située à une
distance horizontale de référence à l'avant d'une position initiale de
l'aéronef,
la distance horizontale de référence correspondant au moins à une distance
horizontale maximale que l'aéronef est susceptible de parcourir lors d'une
descente d'urgence à partir du niveau de vol de croisière le plus élevé pour
l'aéronef;
un dispositif de détermination d'altitude de sécurité pour déterminer de
façon automatique et répétitive une altitude de sécurité pour la distance
horizontale restante correspondant à une altitude maximale de relief le long
de
la trajectoire de l'aéronef pour la distance horizontale restante et sur une
largeur
prédéterminée de part et d'autre de la trajectoire;
un dispositif de comparaison pour comparer de façon automatique et
répétitive l'altitude de sécurité à une altitude de seuil ;
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un dispositif de détermination d'altitude cible pour sélectionner de façon
automatique et répétitive, comme altitude cible, la plus élevée entre
l'altitude
de sécurité et l'altitude de seuil;
un dispositif de déploiement pour déployer la descente d'urgence à partir
d'au moins une des altitudes cibles sélectionnées par le dispositif de
détermination d'altitude cible;
un dispositif de détermination de consignes verticales pour
déterminer automatiquement un ensemble de consignes verticales basé
sur l'altitude cible sélectionnée par le dispositif de détermination
d'altitude cible, et une vitesse cible qui représente une vitesse que
l'aéronef doit respecter lors de la descente d'urgence;
un dispositif de détermination de consignes latérales pour
déterminer automatiquement un ensemble de consignes latérales, qui
représente une manoeuvre latérale à réaliser lors de la descente
d'urgence; et
un dispositif de guidage d'aéronef pour guider automatiquement
l'aéronef de sorte que l'aéronef respecte simultanément ledit ensemble
de consignes verticales et ledit ensemble de consignes latérales jusqu'à
atteindre l'altitude cible,
par lequel la réalisation automatique et répétitive des dispositifs
provoque une mise à jour en temps réel de l'altitude cible et permet à
l'aéronef
d'être amené le plus bas possible tout en protégeant l'aéronef du relief, mais
en
même temps permet d'éviter d'être pénalisé par une hauteur localisée du relief
qui a déjà été survolée par l'aéronef,
dans lequel l'aéronef se déplace le long d'un plan de vol initial avant
d'initier la descente d'urgence, et dans lequel la distance horizontale de
référence est établie le long du plan de vol initial de sorte que l'aéronef
continue
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de se déplacer le long du plan de vol initial lors de la détermination de
l'altitude
cible et lors de mise en oeuvre de la descente d'urgence.
Selon un autre aspect de l'invention, l'invention a pour objet un procédé
pour déterminer une altitude cible et pour contrôler une descente d'urgence
d'un aéronef, ladite altitude cible représentant l'altitude à atteindre par
l'aéronef
à la fin de la descente d'urgence, l'aéronef se déplaçant le long d'un plan de
vol
initial avant d'initier la descente d'urgence, le procédé comprenant des
étapes
de:
réaliser, de façon automatique et répétitive, les opérations suivantes à
partir de l'activation de la descente d'urgence, et par rapport à une distance
horizontale de référence à l'avant de l'aéronef par rapport à une position
initiale
dudit aéronef à l'activation de la descente d'urgence, la distance horizontale
de
référence correspondant au moins à une distance horizontale maximale que
l'aéronef est susceptible de parcourir lors d'une descente d'urgence à partir
du
niveau de vol de croisière le plus élevé pour l'aéronef :
(a) déterminer une distance horizontale restante qui représente une distance
horizontale qui reste à parcourir par l'aéronef à partir de sa position
courante jusqu'à une position située à la distance horizontale de
référence à l'avant de la position initiale;
(b) déterminer une altitude de sécurité pour la distance horizontale restante,
l'altitude de sécurité correspondant à une altitude maximale de relief le
long de la trajectoire de l'aéronef pour la distance horizontale restante et
sur une largeur prédéterminée de part et d'autre de la trajectoire;
(c) comparer l'altitude de sécurité à une altitude de seuil; et
(d) sélectionner comme l'altitude cible la plus élevée entre l'altitude de
sécurité et l'altitude de seuil;
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déployer la descente d'urgence à partir d'au moins une des altitudes
cibles sélectionnées à la suite de la réalisation des opérations (a) à (d);
utiliser les opérations (a) à (d) pour déterminer automatiquement une
altitude cible initiale représentative de la position initiale de l'aéronef à
l'activation de la descente d'urgence; et
réaliser ensuite, de façon automatique et répétitive, sur la distance
horizontale de référence, les opérations suivantes :
utiliser les opérations (a) à (d) pour déterminer une altitude cible
courante qui correspond à la position courante de l'aéronef,
comparer l'altitude cible courante à l'altitude cible initiale, et
si l'altitude cible courante est inférieure à l'altitude cible initiale,
utiliser
l'altitude cible courante lors du déploiement de la descente d'urgence, pour
ainsi mettre à jour l'altitude cible utilisée par l'aéronef lors de la
descente
d'urgence,
dans lequel la réalisation automatique et répétitive des opérations (a) à
(d) provoque une mise à jour en temps réel de l'altitude cible et permet à
l'aéronef d'être amené le plus bas possible tout en protégeant l'aéronef du
relief, mais en même temps permet d'éviter d'être pénalisé par une hauteur
localisée du relief qui a déjà été survolée par l'aéronef, et
dans lequel la distance horizontale de référence est établie le long du
plan de vol initial de sorte que l'aéronef continue de se déplacer le long du
plan
de vol initial lors de la détermination de l'altitude cible et lors de mise en
oeuvre
de la descente d'urgence.
Selon un autre aspect de l'invention, l'invention a pour objet un procédé
comprenant une étape d'installer sur un aéronef l'appareil précité, pour un
usage subséquent dudit appareil lors d'une descente d'urgence de l'aéronef.
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Selon un autre aspect de l'invention, l'invention a pour objet un aéronef
résultant d'un procédé, le procédé incluant une étape d'installer sur
l'aéronef de
l'équipement apte à réaliser le procédé précité, pour un déploiement
subséquent du procédé précité lors d'une descente d'urgence de l'aéronef.
La présente invention concerne, en outre, un système de contrôle
automatique d'une descente d'urgence d'un aéronef, qui comprend un
dispositif du type précité pour déterminer (et mettre à jour) automatiquement
une altitude cible lors d'une telle descente d'urgence.
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La présente invention concerne également un aéronef, en particulier
un avion de transport, qui est pourvu d'un dispositif et/ou d'un système, tels
que ceux précités.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques
désignent des éléments semblables.
La figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à
l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des graphiques permettant d'expliquer la mise
à jour d'une altitude cible lors d'une descente d'urgence, respectivement pour
deux modes de réalisation différents.
La figure 4 est le schéma synoptique d'un système de contrôle
automatique d'une descente d'urgence d'un aéronef, comportant un dispositif
conforme à l'invention.
Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématiquement
sur la figure 1 est destiné à déterminer et à mettre à jour, automatiquement,
une altitude cible pour une descente d'urgence d'un aéronef AC, en particulier
d'un avion de transport, ladite altitude cible représentant l'altitude à
atteindre
par l'aéronef AC à la fin de la descente d'urgence.
Ledit dispositif 1 comporte des moyens précisés ci-après, qui sont
actifs :
- à partir de l'activation de la descente d'urgence (à savoir de l'armement
ou
de l'engagement de la descente d'urgence, selon le mode de réalisation
envisagé), suite à un incident, par exemple une dépressurisation, mise en
évidence par un symbole 2 sur les figures 2 et 3 ; et ceci
- au moins sur une distance horizontale de référence D1, D2 à l'avant de
l'aéronef AC par rapport à une position initiale PO dudit aéronef AC à
l'activation de la descente d'urgence, comme représenté sur la figure 2. Sur
cette figure 2, on a représenté, de plus, la distance X parcourue par
l'aéronef
AC à un instant courant, depuis l'activation de la descente d'urgence
automatisée, correspondant à une position courante Pc de l'aéronef AC.
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Selon l'invention, ledit dispositif 1 comporte :
- des moyens 3 pour déterminer une distance horizontale restante DR1, DR2
qui représente une distance horizontale qui reste à parcourir par l'aéronef AC
à partir de sa position courante Pc jusqu'à une position P1, P2 située à
ladite
5 distance horizontale de référence D1, D2 à l'avant de la position
initiale PO.
Par conséquent, on a DR1= Dl¨X et DR2= D2¨X;
- des moyens 4 pour déterminer une altitude de sécurité ALdr, représentative
de ladite distance horizontale restante DR, reçue des moyens 3 par une
liaison 5. Pour ce faire, lesdits moyens 4 sont reliés par l'intermédiaire
d'une
10 liaison 6 à une base de données 7 qui contient des altitudes de sécurité
AL1,
AL2,..., notamment de type usuel MORA. Une altitude de sécurité AL1, AL2
correspond à l'altitude maximale du relief (par rapport au niveau H de la mer)
majorée d'une marge de sécurité le long du plan de vol courant ou le long du
cap courant, devant l'aéronef AC, et sur une largeur prédéterminée de part et
d'autre de la trajectoire. Les moyens 4 déterminent donc l'altitude de
sécurité
ALdr le long du plan de vol courant ou le long du cap courant sur la distance
de descente DR1, DR2 restant à parcourir par l'aéronef AC jusqu'à la position
P1, P2; et
- des moyens 8 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 9 auxdits
moyens 4 et qui sont formés de manière à comparer cette altitude de sécurité
ALdr à une altitude de seuil AO, par exemple 10000 pieds, et à sélectionner,
comme altitude cible courante ALPc, la valeur la plus élevée entre ladite
altitude de sécurité ALdr et ladite altitude de seuil AO.
Ainsi, l'altitude cible courante ALPc est déterminée à partir d'une
altitude de sécurité définie le long de la trajectoire courante de l'aéronef
AC à
une certaine distance (distance horizontale restante D1, 02) devant l'aéronef
AC.
Le dispositif 1 conforme à l'invention permet ainsi de prendre en
compte le relief le long de la trajectoire courante de l'aéronef AC afin
d'éviter
.. de descendre trop bas et de provoquer une collision avec le terrain, tout
en
favorisant une descente la plus basse possible notamment pour permettre aux
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occupants de l'aéronef AC, en cas d'inconscience liée à l'hypoxie, de
reprendre conscience.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif 1 comporte de
plus :
- des moyens, par exemple lesdits moyens 3, 4 et 8, pour déterminer
automatiquement une altitude cible initiale ALPO représentative de ladite
position initiale PO de l'aéronef AC à ladite activation de la descente
d'urgence. Cette altitude cible initiale ALPO correspond à la valeur maximale
entre une altitude de sécurité (représentative d'une distance horizontale D1,
02) et une altitude seuil auxiliaire prédéterminée, par exemple 10000 pieds.
Cette altitude de sécurité correspond à l'altitude maximale du relief le long
du
plan de vol courant ou le long du cap courant sur la distance D1, D2 devant
l'aéronef AC, et sur une largeur prédéterminée de part et d'autre de la
trajectoire ; et
- des moyens 10 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 11 auxdits
moyens 8 et qui sont formés de manière :
- à comparer l'altitude cible courante ALPc reçue des moyens 8, à
ladite altitude cible initiale ALPO ; et
- à mettre à jour l'altitude utilisée lors de la descente d'urgence en
prenant ladite altitude cible courante ALPc, si ladite altitude cible courante
ALPc est inférieure à ladite altitude cible initiale ALPO. L'altitude ainsi
mise à
jour peut être transmise par une liaison 12.
Ainsi, le dispositif 1 conforme à l'invention met à jour en temps réel
l'altitude cible pour permettre d'amener l'aéronef AC le plus bas possible
tout
en se protégeant du relief. En particulier, ceci permet de ne pas être
pénalisé
par une hauteur localisée du relief :
- qui a déjà été survolée pendant la descente et correspond donc à une
donnée obsolète, par exemple l'altitude AL1 en amont de la position courante
Pc ; ou
- qui est située très loin devant l'aéronef AC, au-delà de la distance
horizontale de référence Dl, 02, et qui est donc à négliger à court terme.
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Le dispositif 1 conforme à l'invention permet ainsi de déterminer une
altitude cible optimisée sur ladite distance horizontale restante DR1, DR2
située devant l'aéronef AC, qui maximise la possibilité de revenir à un
état nominal dans le cas d'un équipage ou de passagers inconscients ou
victimes de symptômes hypoxiques, sans diminuer les marges de sécurité vis-
à-vis du relief le long de la trajectoire suivie.
Dans un premier mode de réalisation simplifié représenté sur la figure
2, ladite distance horizontale de référence correspond à une distance
horizontale maximale D1 que l'aéronef AC est susceptible de parcourir lors
d'une descente d'urgence à partir du niveau de vol de croisière le plus élevé
pour l'aéronef AC jusqu'à l'altitude cible, généralement 10000 pieds (qui
correspond à l'altitude réglementaire de fin de descente s'il n'existe pas de
relief plus élevé). A titre d'exemple, la distance D1 parcourue par un aéronef
moyen courrier d'une masse de 250 tonnes et d'un centrage de 30%, pour
descendre le plus rapidement possible du niveau de vol FL 400 au niveau de
vol FL100, est de 40 Nm.
En outre, dans un second mode de réalisation représenté sur la figure
3, ladite distance horizontale de référence 02 correspondant à la somme :
- de la distance horizontale maximale D1 que l'aéronef AC est susceptible de
parcourir lors d'une descente d'urgence à partir du niveau de vol de croisière
le plus élevé pour l'aéronef AC ; et
- d'une marge M prédéterminée.
Cette marge M permet de prendre en compte :
- le fait que la distance parcourue lors d'une descente d'urgence nominale
puisse être allongée (par exemple après une diminution de la vitesse cible
suite à des dégâts structuraux) ; et
- la possibilité que l'équipage soit toujours inconscient arrivé à la position
P1.
On ajoute donc, à travers cette marge M, un laps de temps supplémentaire
suffisant (jusqu'à une position P2) pour permettre à l'équipage de récupérer
.. une fois l'aéronef AC stabilisé à une altitude donnée.
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A titre d'illustration, pour l'exemple représenté sur la figure 3, si on
considère que:
- la distance moyenne couverte par l'aéronef AC lors d'une descente
d'urgence est D1 = 40 NM ; et
- la marge est M = 10 NM,
on obtient D2 = D1 + M = 50 NM.
L'altitude cible ALPO initialement calculée dans l'exemple proposé
est:
ALPO = Max (ALd2 ; AO) = ALd2=AL1
Elle correspond au relief maximal (AL1 est par exemple égale à
15000 pieds) rencontré sur la distance D2 à l'initiation de la manoeuvre.
Une fois la distance X parcourue au cours de la descente, l'altitude de
sécurité déterminée par le dispositif 1 sur la distance DR restant à parcourir
diminue pour atteindre :
ALPc = Max (ALdr ; AO) = AL2
Une mise à jour est alors effectuée et la nouvelle altitude cible prise
en compte pour la descente d'urgence automatisé sera alors AL2, par
exemple 12000 pieds.
Dans l'exemple de la figure 3, l'altitude de sécurité remonte à AL3, par
exemple 14000 pieds, au-delà du point d'aboutissement de la man uvre.
Cette valeur est exclue du calcul de mise à jour.
L'exemple précédent permet de mettre en évidence les avantages la
présente invention. On comprend aisément que cibler, dès l'initiation de la
descente, la valeur de 12000 pieds (AL2) présente un risque non acceptable
de collision avec le terrain environnant, car il n'est pas possible de
garantir
que la trajectoire décrite lors de la descente d'urgence ne va pas intercepter
la
première marche de 15000 pieds (AL1). Une fois la marche dépassée, il
devient opportun d'autoriser l'aéronef AC à descendre plus bas vers un
niveau plus respirable. En outre, la prise en compte de la marche de 14000
pieds, située au-delà du point de stabilisation de la descente d'urgence (à
plus
de 50 NM), serait inutilement pénalisante.
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Le dispositif 1 comporte également un moyen d'indication 13 qui est
par exemple relié aux moyens 10 par l'intermédiaire d'une liaison 14. Ce
moyen d'indication 13 permet aux pilotes de l'aéronef AC d'afficher la
l'altitude
cible calculée par le dispositif 1 et de vérifier sa pertinence vis-à-vis des
valeurs d'altitude de sécurité indiquées sur les cartes de navigation, ou sur
les
écrans de navigation de l'aéronef AC.
Le dispositif 1 conforme à l'invention, tel que précité, pour déterminer
et mettre à jour une altitude cible optimale pour une descente d'urgence d'un
aéronef AC, est adapté à tout système de descente d'urgence, partiellement
.. ou totalement automatisé.
Toutefois dans une application préférée, ce dispositif 1 est utilisée
pour déterminer et mettre à jour l'altitude cible dans un système 15 de
contrôle automatique d'une descente d'urgence d'un aéronef AC.
De préférence, ce système 15 de contrôle automatique d'une descente
d'urgence, est du type comportant, comme représenté sur la figure 4 :
- des moyens d'engagement 17 qui sont susceptibles d'engager une fonction
automatique de descente d'urgence ;
- des moyens de contrôle 18 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison
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auxdits moyens d'engagement 17 et qui sont formés de manière à mettre en
oeuvre une fonction automatique de descente d'urgence, lorsqu'elle est
engagée par lesdits moyens 17, en réalisant automatiquement un guidage
longitudinal, un guidage latéral et un contrôle de la vitesse de l'aéronef AC
; et
- des moyens de désengagement 20 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une
liaison 21 auxdits moyens de contrôle 18 et qui permettent de commander un
désengagement d'une fonction automatique de descente d'urgence en cours
d'exécution.
Cette fonction de descente d'urgence automatique permet ainsi de
ramener l'aéronef AC à une altitude respirable (altitude cible) et dans une si-
tuation stabilisée, en vue notamment de ranimer (si nécessaire) l'équipage et
les passagers et de poursuivre le vol.
Lesdits moyens de contrôle 18 comprennent :
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- des moyens 22 pour déterminer, automatiquement, un ensemble de consi-
gnes verticales, comprenant notamment :
= l'altitude cible qui représente l'altitude à atteindre par
l'aéronef AC à la fin de la descente d'urgence ; et
5 = une vitesse
cible qui représente la vitesse que l'aéronef
AC doit respecter lors de la descente d'urgence ;
- des moyens 23 pour déterminer, automatiquement, un ensemble de consi-
gnes latérales. Cet ensemble représente une man uvre latérale à réaliser
lors de la descente d'urgence ; et
10 - des moyens 24
usuels pour guider automatiquement l'aéronef, lors de
l'engagement d'une fonction automatique de descente d'urgence, de sorte
qu'il respecte simultanément ledit ensemble de consignes verticales et ledit
ensemble de consignes latérales, et ceci jusqu'à atteindre ladite altitude
cible,
altitude cible qu'il maintient dès qu'il l'a atteinte.
15 Ce système 15
de contrôle automatique d'une descente d'urgence
peut, notamment, être similaire au système décrit dans le document FR-2 928
465 de la Demanderesse.
Dans ce cas, lesdits moyens 22 comportent ledit dispositif 1 pour
déterminer et mettre à jour l'altitude cible.
Ce système 15 peut présenter, de plus, notamment les
caractéristiques suivantes :
- deux types d'armement peuvent être envisagés : un armement
volontaire et un armement automatique.
Lorsque l'équipage décide d'effectuer une descente d'urgence
suite à une dépressurisation, une alerte au feu ou tout autre raison, il a
la possibilité d'armer la fonction en actionnant un bouton-poussoir dédié.
Une logique permet de valider cette condition d'armement en fonction
notamment de l'altitude courante de l'aéronef AC.
L'armement automatique est lié à un évènement de
dépressurisation. Il survient lorsque certains critères faisant intervenir la
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pression de l'air ou la variation de pression de l'air à l'intérieur de la
cabine sont vérifiés.
L'armement de la fonction précède toujours l'engagement de
celle-ci ;
- l'équipage conserve à tout moment la possibilité de désarmer
manuellement la fonction, quel que soit le type d'armement (volontaire
ou automatique) ;
- deux types d'engagement sont possibles en fonction du type
d'armement qui a précédé.
io Suite à un
armement volontaire, l'engagement n'intervient
qu'une fois les aérofreins complètement déployés par l'équipage.
En revanche, si l'armement a été automatique, l'engagement
intervient lui aussi automatiquement à la fin d'un compte-à-rebours initié
à l'armement, si l'équipage n'a pas réagi avant la fin de celui-ci.
Cependant, si par procédure l'équipage déploie complètement les
aérofreins avant la fin du compte-à-rebours, l'engagement de la fonction
est anticipé par rapport à l'engagement automatique ;
- lorsque la fonction de descente d'urgence automatique est engagée, le
guidage et le contrôle de la vitesse de l'aéronef sont effectués dans les
plans vertical et latéral de la manière suivante :
= dans le plan vertical, la vitesse adoptée pour opérer la
descente d'urgence automatique est choisie par défaut
par l'automatisme, de façon à minimiser le temps de
descente. L'équipage peut ajuster librement cette vitesse
au cours de la manoeuvre de descente, afin de tenir
compte d'éventuels dommages structuraux, et ce sans
désengager la fonction ;
= la man uvre latérale, effectuée simultanément à la
manoeuvre longitudinale, a pour but d'écarter l'aéronef AC
de la route actuelle afin d'éviter de rencontrer d'autres
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aéronefs évoluant sur la même route, mais à des
altitudes inférieures ;
- la sortie de la descente d'urgence automatique coïncide avec la
capture, puis le maintien de l'altitude ciblée durant la manoeuvre ; et
- durant la manoeuvre de descente d'urgence automatisée, l'équipage
peut à tout moment reprendre la main sur l'automatisme par des moyens
usuels : action manuelle sur le manche de pilotage, engagement d'un
nouveau mode de guidage de l'aéronef AC, bouton de déconnexion,
ajustement de la vitesse ou du cap,...
En outre, ledit système 15 de contrôle automatique d'une descente
d'urgence comporte, de plus, des moyens 25 pour commander
automatiquement l'aéronef AC, lorsqu'il atteint l'altitude cible, afin qu'il
suive
le terrain, à une altitude auxiliaire, et ceci tant que l'équipage n'a pas
repris
connaissance. De préférence, cette altitude auxiliaire correspond à la valeur
maximale entre une altitude de sécurité (représentative d'une distance
horizontale D3) et une altitude seuil auxiliaire prédéterminée, par exemple
10000 pieds.
Ainsi, lorsque l'aéronef AC est stabilisé à une valeur donnée d'altitude
après avoir effectué une descente d'urgence automatisée, le système 15
prévoit d'effectuer un balayage des altitudes de sécurité le long du plan de
vol
courant ou du cap courant sur une distance 03 devant l'aéronef AC et sur une
largeur prédéterminée de part et d'autre de cette même trajectoire, et
d'ajuster
l'altitude de l'aéronef AC par une mise en descente ou une mise en montée
de l'aéronef AC.
La distance D3 peut être fixée à une valeur forfaitaire (par exemple 40
NM) ou, dans un mode de réalisation particulier, être choisie de manière à
garantir la capacité de l'aéronef AC à monter pour franchir le relief le plus
élevé, en partant du niveau de vol FL100.
Si l'on poursuit l'exemple représenté en figure 3, l'altitude de sécurité
remonte à la valeur AL3 (par exemple 14000 pieds) le long de la trajectoire
après que l'aéronef AC se soit stabilisé. Une fois cette marche détectée (à
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une distance D3 devant la marche), le système 15 commande
automatiquement une mise en montée de l'aéronef AC pour rejoindre cette
nouvelle altitude de sécurité AL3 permettant d'éviter la collision avec le
relief.
Ce principe de suivi de terrain continue jusqu'à la reprise de connaissance de
l'équipage.
Par ailleurs, le système 15 comporte, de plus, des moyens (non
représentés) pour réaliser un recalage de ladite altitude cible afin de tenir
compte de variations de pression barométrique apparaissant lors de la
descente d'urgence. Pour ce faire, ces moyens comportent :
- des moyens pour déterminer une altitude cible de sécurité en fonction de la
descente d'urgence ;
- des moyens pour déterminer une valeur de correction tenant compte de
variations de pression barométrique apparaissant lors de la descente
d'urgence ; et
- des moyens pour calculer la somme de ladite altitude cible de sécurité et de
ladite valeur de correction pour obtenir une altitude cible recalée qui est
susceptible de remplacer une altitude cible devant être atteinte à la fin de
la
descente d'urgence.
Dans un premier mode de réalisation, pour déterminer ladite valeur de
correction :
- on prend en compte la pression atmosphérique la plus faible et la pression
atmosphérique la plus élevée, rencontrées ce jour ;
- on détermine des première et seconde différences entre une référence
barométrique et, respectivement, ladite pression atmosphérique la plus faible
et ladite pression atmosphérique la plus élevée ; et
- on transpose la différence la plus élevée en valeur absolue, entre ces
première et seconde différences, en une valeur de hauteur qui représente
ladite valeur de correction.
En outre, dans un second mode de réalisation, pour déterminer
ladite valeur de correction, on réalise de façon automatique et répétitive,
les
opérations suivantes :
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- on détermine l'altitude barométrique courante de l'aéronef ;
- on détermine la hauteur courante de l'aéronef par rapport au niveau de la
mer, à l'aide de moyens autres que des moyens de mesure barométrique ; et
- on soustrait ladite hauteur courante à ladite altitude barométrique courante
de manière à obtenir ladite valeur de correction.
