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Système d'établissement de plan de vol opérationnel d'aéronef et procédé
associé
La présente invention concerne un système d'établissement de plan de vol
opérationnel d'aéronef, comportant :
- un module d'acquisition de données de vol de base à partir d'un système
externe
d'élaboration de plan de vol, les données de vol de base comprenant au moins
une
masse théorique de carburant à charger dans l'aéronef.
Un tel système d'établissement est propre à être intégré par exemple dans un
système de planification de mission non embarqué, en particulier dans un
bagage de vol
électronique ( Electronic Flight Bag ou EFB ), généralement constitué
d'un dispositif
électronique portable ou/et dans une infrastructure aéroportuaire
d'établissement de
trajectoires d'aéronef.
En variante, le système est destiné à être intégré dans un cockpit, en
parallèle
d'un système de conduite de vol ( Flight Management System ou FMS en
anglais),
pour permettre à l'équipage de déterminer des trajectoires de mission.
La préparation et la définition d'une mission d'aéronef entre un premier point
géographique et un deuxième point géographique est une tâche consommatrice en
temps. Elle nécessite notamment de déterminer la route que va suivre
l'aéronef, le profil
de vol associé, et le chargement en passagers, en fret et en carburant.
Ces données de vol sont généralement reprises dans un document réglementaire
dénommé plan de vol opérationnel validé par l'équipage et déposé auprès
des
organismes de circulation aérienne.
D'une manière connue, lorsqu'un client émet une demande de vol à un opérateur,
un répartiteur ( dispatcher en anglais) est mandaté pour préparer le vol au
sein de
l'opérateur en gérant à la fois les aspects logistiques (par exemple
autorisations, services
aéroportuaires, réservations d'hôtel...) et les aspects techniques de la
mission
(notamment les routes, les performances, la météo, la gestion des aléas).
Puis, le répartiteur spécifie des paramètres simplifiés de la mission, par
exemple la
date, l'heure, le point de départ, la destination et le type d'aéronef. Il
transmet ces
spécifications à un fournisseur commercial de plans de vol ( service provider
en
anglais).
Le fournisseur de plans de vol établit une trajectoire pour l'aéronef en
tenant
compte du type d'aéronef, de la météorologie, des autorisations de vol, et
prend contact
avec les organismes de circulation aérienne pour obtenir les autorisations de
vol. Le
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fournisseur remet alors au répartiteur un dossier de vol qui contient sous
forme papier un
plan de vol opérationnel, les détails logistiques et des informations
météorologiques.
Le plan de vol opérationnel contient notamment les données de carburant
embarqué, la route détaillée avec les différents points de passage et les
temps de
passage attendus à ces points de passage.
Le répartiteur fournit à l'équipage le plan de vol opérationnel et ce dernier
vérifie
de manière croisée, à l'aide de plusieurs applications tierces, les données
obtenues du
fournisseur de plan de vol, notamment en matière de carburant embarqué.
Puis, il valide le plan de vol opérationnel en le signant. Il recopie
manuellement les
données de ce plan de vol dans le système de conduite de vol. Les données de
route
peuvent également transiter automatiquement vers l'avionique en ayant recours
à un
service par abonnement.
Pendant le vol, l'équipage note à la main sur le plan de vol opérationnel les
données de navigation relevées sur les écrans du système de conduite de vol,
afin de les
comparer aux données de vol obtenues du fournisseur et faire ainsi un relevé
de
navigation.
Enfin, à l'issue du vol, le plan de vol opérationnel, annoté par l'équipage
est
restitué et archivé sous format papier.
Un tel processus d'établissement de plan de vol ne donne pas entière
satisfaction.
En premier lieu, les données calculées par le fournisseur sont souvent
approximatives et
ne tiennent que partiellement compte du contexte réel de l'aéronef devant
effectuer la
mission. En effet, les performances ne sont pas identiques d'un aéronef à
l'autre, même
s'ils sont du même modèle, en raison notamment des équipements présents sur
l'aéronef
et de leurs états d'usure et de disfonctionnement éventuel (cas de panne ou/et
autorisation à partir ou dispatch ).
Par ailleurs, la recopie des informations dans le système de conduite de vol
est
longue et fastidieuse à mettre en oeuvre et est source d'erreurs.
Tout changement de dernière minute nécessite de remettre en oeuvre au moins
une partie du processus, ce qui peut être lourd et stressant à gérer pour
l'équipage.
Un but de l'invention est donc de fournir un système d'établissement de plan
de
vol opérationnel permettant de simplifier grandement la tâche de l'équipage
avant, durant
et après le vol, tout en fournissant un plan de vol opérationnel précis et
adapté à la
mission et à l'aéronef utilisé pour effectuer la mission.
A cet effet, l'invention a pour objet un système du type précité, caractérisé
par:
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- un module d'acquisition de spécifications opérationnelles réelles de
l'aéronef
destiné à opérer le vol suivant le plan de vol opérationnel, les
spécifications
opérationnelles réelles incluant un contexte avion ;
- un module de calcul de données de vol proposées comportant au moins une
masse proposée de carburant correspondant à la ou à chaque masse théorique,
calculée
sur la base des spécifications opérationnelles réelles de l'aéronef et d'au
moins une
trajectoire spécifiée de l'aéronef ;
- un afficheur, et un ensemble de gestion d'affichage sur l'afficheur, propre
à
afficher sur l'afficheur une fenêtre d'affichage de données de vol proposées
comportant
au moins la masse proposée de carburant.
Le système selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison
techniquement possible :
- les données de vols de base ont été obtenues sans tenir compte du contexte
avion ou/et d'un contexte de mission ;
- il comporte un module de communication avec un système de gestion de vol,
propre à charger, dans le système de gestion de vol, des données de vol
proposées ou/et
des données de vol saisies par l'équipage dans la fenêtre d'affichage de
données de vol
proposées ;
- le module de communication est propre à récupérer, après le chargement des
données de vol proposées ou/et des données de vol saisies, des données de vol
élaborées par le système de gestion de vol sur la base des données de vol
proposées
ou/et saisies, le système comportant une application de vérification de la
cohérence entre
les données de vol élaborées par le système de gestion de vol et les données
de vol
proposées ou/et les données de vol saisies ;
- il comporte un module de communication avec un système de gestion de vol,
propre à acquérir des données de navigation relevées lors du vol par le
système de
gestion de vol pour au moins un point de passage de l'aéronef sur la
trajectoire définie ;
- l'ensemble de gestion d'affichage est propre à afficher au moins une fenêtre
de
relevé de points de passage successifs de l'aéronef le long de la trajectoire
définie, la
fenêtre de relevé de points de passage successifs comportant en vol, les
données de
navigation relevées pour au moins un point de passage par le système de
gestion de vol ;
- la fenêtre de relevé de points de passage successifs de l'aéronef affiche
les
données de navigation relevées pour au moins un premier point de passage sur
lequel
l'aéronef est déjà passé, et affiche le prochain point de passage à atteindre
par l'aéronef ;
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- l'ensemble de gestion d'affichage est propre à afficher au moins une fenêtre
d'affichage de points de passage successifs comportant au moins un symbole de
modification de trajectoire illustrant une navigation directe vers un point de
passage
ultérieur sans passer par au moins un point de passage intermédiaire, ou/et
une interface
de saisie d'une modification de la trajectoire spécifiée ;
- il comporte un module d'élaboration automatique d'un relevé de fin de vol
comportant au moins une partie des données de navigation relevées lors du vol,
et un
module de déchargement du relevé de fin de vol vers un système sol;
- le module d'acquisition de spécifications opérationnelles de l'aéronef est
propre à
acquérir des données structurelles relatives à l'aéronef, en particulier des
spécificités
structurelles d'équipement de l'aéronef, ou/et des modifications structurelles
montées sur
l'aéronef ou/et le module d'acquisition de spécifications opérationnelles de
l'aéronef est
propre à acquérir des données de défaut, de pannes ou/et d'autorisation à
partir de
l'aéronef, le contexte avion incluant les données structurelles relatives à
l'aéronef ou/et
les données de défaut, de pannes ou/et d'autorisation à partir de l'aéronef ;
- le module de calcul de données de vol comporte une application de calcul
de
poids et d'équilibrage de l'aéronef, propre à calculer un centre de gravité de
l'aéronef et
une application de calcul de performances haute vitesse en fonction du centre
de gravité
calculé, et des spécifications opérationnelles réelles de l'aéronef, le module
de calcul
étant propre à calculer les données de vol proposées en utilisant au moins
l'application de
calcul de performances haute vitesse ;
- le module de calcul de données de vol est propre à calculer une masse au
décollage ou à l'atterrissage de l'aéronef sur un terrain donné, en utilisant
une application
de détermination de performances basse vitesse propre à déterminer la masse
maximale
de l'aéronef permettant à l'aéronef de décoller ou/et d'atterrir sur le
terrain donné..
L'invention a également pour objet un procédé d'établissement de plan de vol
opérationnel d'aéronef, comportant les étapes suivantes:
- fourniture d'un système tel que défini plus haut ;
- acquisition de données de vol de base à partir d'un système externe
d'élaboration de plan de vol par le module d'acquisition de données de vol,
les données
de vol de base comprenant au moins une masse théorique de carburant à charger
dans
l'aéronef ;
- acquisition de spécifications opérationnelles réelles de l'aéronef par le
module
d'acquisition de spécifications opérationnelles, les spécifications
opérationnelles
comportant au moins un contexte avion ;
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- calcul de données de vol proposées par le module de calcul, les données de
vol
proposées comportant au moins une masse proposée de carburant correspondant à
la ou
à chaque masse théorique, calculée sur la base des spécifications
opérationnelles réelles
de l'aéronef et d'une trajectoire spécifiée de l'aéronef ;
- affichage sur l'afficheur, par l'ensemble de gestion d'affichage d'une
fenêtre
d'affichage de données de vol proposé comportant au moins la masse proposée de
carburant..
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison
techniquement possible :
- il comprend le chargement dans un système de gestion de vol de données de
vol
proposées ou/et de données de vol saisies par l'utilisateur à l'aide de la
fenêtre
d'affichage, via un module de communication avec un système de gestion de vol;
- il comprend l'acquisition de données de navigation relevées lors du vol par
le
système de gestion de vol pour au moins une partie des points de passage de
l'aéronef le
long de la trajectoire spécifiée via un module de communication avec un
système de
gestion de vol ;
- il comprend l'élaboration automatique d'un relevé de fin de vol comportant
au
moins une partie des données de navigation relevées lors du vol par un module
d'élaboration automatique du système d'établissement, et le déchargement du
relevé de
fin de vol vers un système sol par un module de déchargement du système
d'établissement.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins
annexés, sur
lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un premier système d'établissement de
plan de vol opérationnel d'aéronef selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique illustrant des étapes successives
d'établissement d'un plan de vol opérationnel à l'aide du système de la figure
1 ;
- la figure 3 est une vue schématique illustrant les interactions des modules
du
système d'établissement de la figure 1 avec le système de gestion de vol et
avec un
système externe d'un fournisseur ; et
- les figures 4 à 10 sont des vues illustrant des fenêtres d'affichage sur
l'afficheur
du système de la figure 1.
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Sur les figures, les écrans d'affichage du système selon l'invention sont
illustratifs
d'écrans réels qui comprennent des indications en anglais, comme cela est le
cas dans le
domaine aéronautique. Une traduction en français des indications pertinentes
est fournie
le cas échéant dans la description.
Un système 10 d'établissement de plan de vol opérationnel d'un aéronef est
illustré schématiquement sur la figure 1. Le système 10 est destiné à être
utilisé
notamment par l'équipage de l'aéronef dans le cockpit 12 ou à l'extérieur de
celui-ci.
L'aéronef est de préférence un aéronef civil, notamment un avion d'affaires.
D'une manière connue, le cockpit 12 de l'aéronef est destiné à commander
l'ensemble des systèmes de l'aéronef lors de son utilisation.
Le cockpit 12 comporte notamment un système 14 de conduite de vol ( Flight
Management System en anglais ou FMS ), et un système 16 de gestion et de
suivi
des différents systèmes avion.
Le système de conduite de vol 14 est destiné à assister le pilote de l'aéronef
pour
mener la navigation de l'aéronef lors d'une mission. Il est propre à fournir
des informations
notamment sur la route suivie par l'aéronef, et sur des paramètres d'évolution
de l'aéronef
tels que la consommation en carburant.
Il est également propre à guider l'aéronef pour lui faire suivre une
trajectoire
prédéterminée entre un premier point géographique d'origine et un deuxième
point
géographique de destination.
Le système 16 de gestion et de suivi des différents systèmes avion est
notamment
destiné à permettre à l'équipage de suivre et éventuellement de piloter
l'ensemble des
systèmes aéronef. Il est propre en particulier à déterminer un état de
fonctionnement de
l'aéronef, notamment la présence de défauts et de pannes présents sur
l'aéronef au sol
ou/et en vol.
Comme on le verra plus bas, le système d'établissement 10 selon l'invention
est
propre à se raccorder au système 14 de conduite de vol pour décharger des
données de
vol relatives à la mission dans le système de conduite de vol 14, et pour
récupérer des
données de navigation provenant du système de conduite de vol 14. Il est
propre à se
raccorder au système de gestion 16 pour relever des informations
représentatives de la
structure et de l'état de l'aéronef afin de les utiliser dans la détermination
du plan de vol
opérationnel.
Le plan de vol opérationnel est un ensemble de renseignements spécifiés au
sujet
d'une mission projetée de l'aéronef, avantageusement communiqué aux organismes
de
gestion du trafic aérien. Il contient notamment des renseignements sur
l'identité et les
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caractéristiques de l'aéronef, la charge hors carburant embarquée, le
carburant
embarqué, les différentes masses caractéristiques de l'aéronef, le carton de
décollage et
d'atterrissage, et la description de la trajectoire, incluant les points de
passage de
l'aéronef lors de la mission.
Comme on le verra plus bas, le plan de vol opérationnel est élaboré par le
système d'établissement 10 selon l'invention sous forme d'un fichier
informatique
contenant initialement des données de vol, et après la mission, en plus des
données de
vol, des données de navigation relevées lors de la mission.
La mission effectuée par l'aéronef comporte au moins une étape (ou leg )
entre
un premier point géographique d'origine et un deuxième point géographique de
destination. Dans certains cas, la mission effectuée par l'aéronef comporte
une pluralité
d'étapes successives, le deuxième point géographique de destination d'une
première
étape constituant le premier point géographique d'origine d'une deuxième
étape.
La mission est effectuée en suivant des spécifications opérationnelles qui
comprennent notamment un contexte de mission et un contexte avion.
Le contexte de mission comporte par exemple au moins une contrainte ou/et un
critère d'opération, notamment un nombre de passagers à transporter, un poids
maximum
au décollage lié notamment à une longueur de piste disponible, une charge en
carburant
de navigation, une charge en carburant de réserve, un horaire de départ ou/et
un horaire
d'arrivée imposés, une distance maximale à parcourir, ou/et une distance à un
terrain
alternatif en route.
Le contexte de mission comprend avantageusement des contraintes de
navigation, comme par exemple des zones ou des niveaux de vol interdits, des
routes
aériennes ou des niveaux de vol imposés, ou plus globalement des zones de vol
libre
ou/et des zones de vol imposées par les voies aériennes.
Le contexte de mission comprend avantageusement des contraintes
météorologiques telles que des zones de formation de gel ou d'évitement
météorologique
(cumulonimbus par exemple).
Le contexte de mission comprend éventuellement aussi des critères de confort
passager, notamment des zones de turbulences à éviter, en particulier en
fonction d'un
niveau de turbulences souhaité, choisi par exemple parmi un niveau faible, un
niveau
moyen, et un niveau fort de turbulences, ou des zones de couverture de
télécommunication par satellite pour permettre une télécommunication entre
l'aéronef et
le monde extérieur, notamment au sol, en particulier choisi parmi un niveau
faible, un
niveau moyen et un bon niveau de possibilité de communication.
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Le contexte avion comprend des spécificités structurelles d'équipement de
l'aéronef incluant des données structurelles de l'aéronef, notamment le type
d'aéronef,
ainsi que les caractéristiques structurelles particulières de cet aéronef, par
exemple le
type ou/et l'âge des moteurs, la présence d'options telles que les
modifications
structurelles montées sur l'aéronef comme par exemple des ailettes d'extrémité
d'aile
( wing let en anglais).
Le contexte avion comprend en outre des contraintes d'utilisation liées à des
autorisations à partir (ou dispatch ) ou/et des contraintes d'utilisation
liées à un état
particulier de l'aéronef en termes de défauts ou/et de pannes sur un ou
plusieurs
équipements de l'aéronef.
Par exemple, une autorisation à partir liée à certains défauts de l'aéronef
peut
imposer un niveau de vol maximal ou/et une vitesse maximale. Un défaut de
rentrée du
train d'atterrissage ou d'un volet peut également imposer une contrainte de
consommation en carburant augmentée.
De même, les modifications structurelles apportées sur l'aéronef peuvent
affecter
la consommation en carburant.
Le plan de vol opérationnel de l'aéronef est par exemple établi à partir de
données
d'un plan de vol de base obtenu par un système d'élaboration 20
d'établissement de plan
de vol présent chez un fournisseur de plan de vol, hors de l'aéronef.
Le système d'élaboration 20 est propre notamment à calculer des données de vol
de base du plan de vol de base incluant au moins des masses estimées de
carburant à
embarquer, des masses estimées de l'aéronef, une trajectoire spécifiée entre
le premier
point géographique et le deuxième point géographique, en fonction du type
général
d'aéronef destiné à effectuer la mission, des contraintes de navigation, en
particulier de
l'heure de départ ou/et d'arrivée souhaitée notamment du contrôle aérien, de
la
météorologie observée sur la trajectoire.
Ces données de vol de base sont cependant calculées par le fournisseur sans
tenir compte du contexte avion, ni de l'ensemble des critères ou/et des
contraintes de
mission pour l'aéronef destiné à effectuer la mission, en particulier de sa
structure
particulière, de ses équipements, de ses modifications structurelles ou des
contraintes
d'utilisation, notamment des autorisations à partir (ou dispatch ) ou/et de
l'état
particulier de l'aéronef en termes de défauts ou/et de pannes sur un ou
plusieurs
équipements de l'aéronef.
Les masses caractéristiques de carburant dans le plan de vol opérationnel
incluent
par exemple une masse de base DEST permettant d'atteindre le deuxième point
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géographique suivant la trajectoire, une masse de réserve liée à la route
RTE.R, une
masse de réserve ALT.R liée à un éventuel déroutement vers un aéroport de
déroutement, éventuellement une masse de réserve finale FIN.R liée à une
éventuelle
attente au point de destination, une éventuelle masse de carburant liée à une
zone isolée
EROPS, la somme des masses précédentes définissant une masse requise de
carburant
REQD. FUEL.
Les masses caractéristiques de carburant incluent en outre une masse
additionnelle de réserve XTRA choisie par l'équipage, une masse TAXI liée au
roulage et
une masse totale de carburant TTL.FUEL ou TOF correspondant à la somme de la
masse
requise de carburant REQD.FUEL et des masses XTRA et TAXI.
Éventuellement, les données de base du plan de vol de base incluent en outre
pour chacune des masses, le temps de vol correspondant à la masse de carburant
considérée.
Les masses caractéristiques de l'aéronef comprennent la masse à vide BASIC WT
de l'aéronef sans passager, ni carburant, la masse de la charge PLD comprenant
les
passagers et le fret, la masse de l'aéronef en l'absence de carburant dans
l'aéronef ZFW
(ou Zero Fuel Weight ), la masse totale de carburant TOF, la masse totale de
l'aéronef
au décollage TOW déterminée selon la formule TOW = ZFW + TTL.FUEL - TAXI, la
masse de carburant EBO destinée à être consommée lors de la mission, et la
masse de
carburant à l'atterrissage LAW correspondant à la différence entre la masse
totale de
l'aéronef au décollage TOW et la masse de carburant EBO.
La trajectoire spécifiée comporte une succession de points de passage, chacun
caractérisé par des données de vol incluant le nom du point de passage, les
coordonnées
géographiques du point de passage, la route de navigation AVVY, la distance
parcourue
DST depuis le dernier point de passage, le niveau de vol FLT, le vent moyen
WIND, le
paramètre composant de vent de face COMP, la vitesse vraie TAS, le paramètre
température statique SAT, le niveau de turbulences SHR.
Les points de passage sont en outre caractérisés par un temps écoulé depuis le
dernier point de passage EET, par le paramètre temps de vol total CTME par le
paramètre estimation du fuel restant au point de passage (estimated remaining
fuel)
E.RF, par la quantité de fuel utilisé estimée EFUSED à ce point de passage et
par la
masse estimée de l'aéronef à ce point de passage E.WT, le paramètre cap
magnétique
AMC, le temps d'arrivé estimé ETA (estimated time of arrivai), le paramètre de
temps
d'arrivée réel ATA (actuel time of arrivai), le paramètre de carburant réel
A.RF (actuel
remaining fuel), et le paramètre de poids réel A.WT (actuel weight).
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Avantageusement, les données de vol de base incluent le cap vrai TCA (ou
true
cap ), l'altitude minimale de la route MORA (ou minimum of road altitude
), le niveau
de tropopause TRP, la vitesse sol GS (ou ground speed ), la distance sol
restante
RDST (ou remaining ground distance ), la distante air restante RNAM (ou
remaining
air distance ).
Le système d'établissement de plan de vol 10 selon l'invention est de
préférence
intégré au sein d'un bagage de vol électronique ( Electronic Flight Bag ou
EFB en
anglais) se présentant par exemple sous la forme d'un dispositif électronique
portable,
notamment un ordinateur portable ou une tablette.
Le dispositif électronique portable est par exemple raccordé au système
d'élaboration 20, par une liaison de données sans fil suivant un protocole de
transmission
sans fil par exemple de type Wifi (par exemple suivant la Norme IEEE 802.11),
ou
Bluetooth (par exemple suivant la Norme IEEE 802.15-1-2005).
Les données de vol de base du plan de vol fourni par le système d'élaboration
20
sont transmises au système d'établissement 10 par une liaison de données, par
exemple
suivant la norme ARINC 633
Le système d'établissement 10 est propre à établir des données de vol
proposées
comprenant au moins une masse proposée de carburant, calculée sur la base de
données de spécifications opérationnelles réelles de l'aéronef, en particulier
du contexte
avion, des données de poids et de d'équilibre de l'aéronef et des données du
système 20.
Le système d'établissement 10 est en outre propre à déterminer un carton de
décollage ou/et d'atterrissage sur une piste donnée.
Les données de poids et d'équilibre incluent la position du centre de gravité
%MAC, et le coefficient K correspondant au rapport de la masse au décollage et
de la
masse à l'atterrissage
Le carton de décollage est avantageusement calculé sur la base de données
d'entrée telles que des données d'aéroport, notamment le code ICAO de
l'aéroport,
l'orientation magnétique de la piste RVVY QFU, le seuil de décollage TO
threshold,
l'altitude pression (ou pressure altitude ), la pente de la piste RVVY
slope, les
procédures de départ aux instruments standard SID (ou standard instrument
departure ) et les obstacles.
Les données d'entrées du carton de décollage incluent des données
météorologiques, incluant la vitesse de vent, la température externe OAT (ou
outside air
temperature ), la pression atmosphérique QNH, les conditions de piste
(mouillée, sèche,
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Les données d'entrée du carton de décollage incluent des données de
configuration d'aéronef incluant les ailettes d'extrémité d'aile et/ou les
volets.
Le carton de décollage inclut des données de sortie telles que les vitesses
V1, V2,
VR sur la piste, la vitesse VFT ( velocity final takeoff ) , la vitesse VREF
(vitesse de
référence), l'accélération au lâcher des freins, la longueur de base du
terrain BEL (ou
base field length ), l'altitude de décollage de piste TORA (ou take off
runway
altitude ), l'altitude de décollage de sécurité (ou take off safety
altitude ), le gradient
de montée évalué (ou gross climb gradient ), le régime moteur au décollage
% N1,
ou/et le cap et l'assiette au décollage ainsi que la masse limite au décollage
MTOW.
Le carton d'atterrissage est avantageusement calculé sur la base de données
d'entrée telles que des données d'aéroport, notamment le code ICAO de
l'aéroport,
l'altitude de seuil d'atterrissage (ou LD thershold elevation ), l'altitude
pression
( pressure altitude ), le déplacement du seuil de piste (ou displaced
threshold ), la
pente de la piste RVVY slope, et l'orientation magnétique de la piste en
service (ou
runway QFU ).
Les données d'entrées du carton d'atterrissage incluent des données
météorologiques, incluant la vitesse de vent, la température externe OAT (ou
outside air
temperature ), la pression atmosphérique QNH, les conditions de piste
(mouillée, sèche,
...) et les facteurs OPS de coefficient réglementaire de longueur de piste (ou
OPS
factor ).
Les données d'entrée du carton d'atterrissage incluent des données de
configuration d'aéronef incluant l'utilisation d'un suppresseur de glace (ou
anti ice ),
l'accumulation de glace (ou ice accumulation ) et l'approche choisie.
Le carton d'atterrissage inclut des données de sortie telles que la masse
maximale
à l'atterrissage MLW, le vitesse de référence VREF, la vitesse d'approche
VAPP, la
vitesse de rétraction des volets en remise de gaz G/A VER, la vitesse VFT (ou
velocity
final take off ), la longueur pour l'atterrissage LFL, la longueur
d'atterrissage disponible
LDA, la distance d'atterrissage LD.
Le système d'établissement 10 comporte dans cet exemple au moins un
processeur 22 et au moins une mémoire 24 contenant des modules logiciels
propres à
être exécutés par le processeur 22. Il comporte un afficheur 26, un ensemble
28 de
gestion d'affichage sur l'afficheur 26, et une interface homme-machine 30.
La mémoire 24 contient un module 32 d'acquisition de données de vol de base
fournies par le système d'élaboration 20, un module 34 d'acquisition de
spécifications
opérationnelles réelles de l'aéronef à partir notamment du système 16 de
gestion et de
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suivi des systèmes avion, et un module 36 de calcul de données de vol
proposées, sur la
base des données de vol de base et des spécifications opérationnelles réelles.
La mémoire 24 comporte en outre un module 38 de communication avec le
système de conduite de vol 14, propre à décharger des données de vol vers le
système
de conduite de vol 14, et à acquérir des données de navigation depuis le
système de
conduite de vol 14, et un module 39 de validation électronique de données de
vol du plan
de vol, sur la base des données de vol proposées ou/et de données de vol
saisies par
l'utilisateur.
La mémoire 24 comporte en outre avantageusement un module 40 d'élaboration
automatique d'un relevé de fin de vol et un module 40A de déchargement du
relevé de fin
de vol vers une station sol.
La mémoire 24 comporte par ailleurs un module centralisé 41 de pilotage des
modules 32 à 40.
Le module 32 d'acquisition de données de vol de base est propre à récupérer
sous
forme électronique les données de vol de base telles que définies plus haut, à
partir du
système d'élaboration 20 pour permettre l'initialisation de la détermination
des données
de vol proposées.
Il est avantageusement propre à communiquer par un réseau de transmission de
données, notamment un réseau de type ARINC 633 avec le système d'élaboration
20
pour obtenir les données.
Les données de vol de base sont par exemple transmises au format .xml .
Par ailleurs, le module 32 d'acquisition est avantageusement propre à
interroger
une base de données météorologique ou/et une base de données d'informations de
navigation, par exemple par l'intermédiaire d'un réseau de données, notamment
un
réseau de données sans fil.
La base de données météorologique contient des données météorologiques
actuelles et prédictives dans la zone de navigation de l'aéronef entre le
point d'origine et
le point de destination.
Ces données météorologiques sont fournies à plusieurs niveaux de vol, par
exemple tous les 304 m (1000 pieds), à une altitude comprise par exemple entre
0 m et
15545 m (51000 pieds).
Les données météorologiques sont fournies en altitude mais aussi autour du
plan de vol pour fournir un composant météorologique évolutif dans le temps.
Ces données météorologiques incluent notamment la vitesse et la direction du
vent, la température, la pression, les précipitations, les phénomènes
dangereux (gel,
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orages / cumulonimbus), la turbulence, le niveau de la tropopause, les nuages
de cendre
volcanique, les nuages de poussière / sable, la visibilité, ainsi que les
observations
aéronautiques sur zone ou en route telles que les observations météo sur
l'aéroport
METAR (ou Meterological Aerodrome Report ), les prévisions météo pour
l'aérodrome
TAF (ou Terminal Aerodrome Forecast ), les rapports pilotes PIREPS ( Pilot
Reports ), et les informations météo significatives SIGMET ( Significant
Meteorological
Information ). Elles comportent éventuellement la définition et l'évolution
dans le temps
et dans l'espace des coordonnées géographiques de zones de formation de gel ou
d'évitement météorologique ou/et de zones de turbulences.
La base de données d'information de navigation contient des données
d'information sur les terrains au point d'origine et au point de destination,
et entre ces
points. La base de données d'information de navigation comporte
avantageusement une
sous-base de données de navigation (points de passage ou waypoints en
anglais,
routes, etc.) et une sous-base de données aéroports (longueurs de piste,
orientation des
pistes, pentes, etc.)
Elle contient avantageusement la définition des coordonnées géographiques de
zones ou/et de niveaux de vol interdits, notamment en raison de données
géopolitiques,
ou/et de routes aériennes imposées.
Elle comporte éventuellement la définition de zones de couverture de
télécommunications par satellite.
Le module 34 d'acquisition de spécifications opérationnelles de l'aéronef
comporte
dans cet exemple, une application 42 de détermination de spécifications
structurelles de
l'aéronef et une application 44 de détermination d'un statut opérationnel de
l'aéronef.
L'application 42 de détermination de spécifications structurelles est propre à
acquérir des données structurelles de l'aéronef, notamment le type d'aéronef,
ainsi que
les caractéristiques structurelles particulières de cet aéronef, par exemple
le type ou/et
l'âge des moteurs, la présence d'options telles que des ailettes d'extrémité
d'aile
( winglet en anglais) ou encore l'ensemble des modifications montées sur
l'aéronef.
Ces données sont par exemple obtenues à partir de l'état en direct de
l'aéronef.
L'application 44 de détermination d'un statut opérationnel est propre à
interroger le
système 16 de gestion et de suivi des systèmes avion pour déterminer des
données de
présence et de types de défauts ou de pannes présents sur l'aéronef, de
présence et de
type d'autorisation à partir accordée pour l'aéronef.
Le module de calcul 36 comporte une application 45 de définition de mission,
une
application 46 de détermination du poids et de l'équilibre de l'aéronef, une
application 48
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de détermination de performances haute vitesse, et une application 50 de
détermination
de performances basse vitesse.
L'application 45 de définition de mission est propre à récupérer des
spécifications
opérationnelles de la mission à partir du module d'acquisition de données 32
ou/et à partir
d'une interface utilisateur propre à autoriser l'utilisateur à saisir au moins
une partie des
spécifications opérationnelles.
Les spécifications opérationnelles sont par exemple les points géographiques
d'origine et de destination, des points de passage, des horaires souhaités,
des charges
souhaitées, un vent maximum sur la trajectoire, etc
L'interface utilisateur est propre avantageusement à permettre à l'utilisateur
de
définir au moins une partie du contexte de mission, en particulier les
contraintes de
navigation et de confort passager, ou/et de définir au moins une partie du
contexte avion.
Un exemple d'interface utilisateur est décrit dans la demande de brevet
français
déposée sous le n 1701234 intitulée Système de calcul de mission d'un
aéronef,
comportant une platine de mission et procédé associé .
L'application 46 de détermination du poids et de l'équilibre de l'aéronef est
propre
à déterminer la position du centre de gravité de l'aéronef en l'absence de
carburant dans
l'aéronef (ou Zero Fuel Weight Center of Gravity ) et la masse de l'aéronef
en
l'absence de carburant dans l'aéronef (ou Zero Fuel Weight ), en fonction de
la masse
à vide de l'aéronef, des équipements embarqués dans l'aéronef, des passagers
ou/et du
fret embarqué, et de leur position dans l'aéronef, ainsi qu'une surveillance
du domaine de
vol de l'avion (diagramme masse ¨ centrage) et du tracé du diagramme
masse/centrage.
L'application de détermination de performances haute vitesse 48 est propre à
déterminer la masse de carburant à embarquer dans l'aéronef sur une
trajectoire donnée,
par exemple la trajectoire spécifiée fournie par le système d'élaboration 20,
en utilisant la
position du centre de gravité et la masse de l'aéronef en l'absence de
carburant dans
l'aéronef (ou Zero Fuel Weight ) déterminées par l'application 46, une
vitesse air
prédéterminée, par exemple saisie ou calculée à partir des données saisies par
l'interface
utilisateur, des données météorologiques récupérées à partir de la base de
données
météorologique à travers le module d'acquisition 32, notamment des vitesses de
vent et
des températures et du contexte avion, par exemple le type et l'âge des
moteurs,
récupérés à partir du module d'acquisition 34.
L'application de détermination de performances basse vitesse 50 est propre à
déterminer notamment la masse maximale de l'aéronef et le carton de décollage
ou/et
d'atterrisage permettant à l'aéronef de décoller ou/et d'atterrir sur un
terrain, en fonction
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de données de longueurs de pistes récupérées à partir de la base de données à
travers le
module d'acquisition 32, et de données météorologiques récupérées à partir de
la base
de données météorologique à travers le module d'acquisition 32.
Le module de communication 38 comporte une application 52 de déchargement
vers le système de conduite de vol 14 de données de vol proposées établies par
le
module de calcul 36 ou/et de données de vol saisies par l'utilisateur, et une
application 54
d'acquisition de données de vol élaborées par le système de conduite de vol 14
et une
application 56 d'acquisition de données de navigation relevées lors du vol par
le système
de conduite de vol 14.
Le module de validation électronique 39 est propre à permettre à l'utilisateur
de
valider, au moyen d'une signature électronique, les données de vol du plan de
vol
opérationnel 57, en vue de leur transmission aux autorités aériennes.
Le module d'élaboration 40 est propre à récupérer les données de navigation
relevées par l'application 56 d'acquisition de données de navigation pour
établir un relevé
de navigation électronique destiné à être envoyé à une station sol.
Le module de pilotage 41 est propre à piloter les différents modules 32 à 40
en
vue de l'établissement du plan de vol opérationnel 57 (voir figure 2) suivant
les étapes qui
seront décrites plus bas.
L'afficheur 26 comprend au moins un écran 60 disposé ici sur le dispositif
électronique portable.
L'ensemble de gestion d'affichage 28 comporte un processeur et une mémoire
contenant des modules logiciels propres à être exécutés pour faire apparaître
sur
l'afficheur 26 des fenêtres d'interaction avec l'utilisateur, dont des
exemples sont donnés
sur les figures 4 à 10.
La fenêtre 60 illustrée sur la figure 4 est une fenêtre propre à afficher des
données
de vol de base obtenues à partir du système d'élaboration 20 du fournisseur,
et des
données de vol proposées déterminées par le module de calcul 36. Ces données
sont en
particulier des données de masse de carburant, des données de masse de
l'aéronef, et
des données de temps de vol estimé.
La fenêtre 60 comprend dans cet exemple, une première colonne 62 récapitulant
les données de masse carburant reçues du système d'élaboration 20, et une
deuxième
colonne 64 incluant des données de masse carburant proposées par le module de
calcul
36.
Les données de masse carburant de la deuxième colonne 64 sont propres à être
modifiées par l'utilisateur, par saisie à l'aide de l'interface homme-machine.
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16
La fenêtre 60 comporte en outre une troisième colonne 66 de temps estimé de
vol
correspondant à chaque masse de carburant.
La fenêtre 60 comprend, ici dans un autre cadre, une première colonne 68
récapitulant les masses caractéristiques de l'aéronef obtenues à partir du
système
d'élaboration 20 du fournisseur, et une deuxième colonne 70 comprenant des
données de
masses proposées par le module de calcul 36 ou/et par le système de conduite
de vol 14.
Les données de masse totale de la deuxième colonne 70 sont propres à être
modifiées
par l'utilisateur, par saisie à l'aide de l'interface homme-machine 30.
La fenêtre 60 comporte en outre un bouton 72 d'activation du module de
validation
électronique 39 et un affichage 74 de données de poids et d'équilibre
calculées par
l'application de détermination 46.
La fenêtre 80, illustrée sur la figure 5, est une fenêtre d'affichage de
données
basse vitesse, affichant des données 82 d'information sur le terrain de
décollage
provenant de la base de données d'information de navigation, des données
météorologiques 84 provenant de la base de données météorologique, des données
86
d'information sur l'aéronef et sur la piste choisie, et des données 88 de
carton de
décollage et d'atterrissage, obtenues à partir de l'application de
détermination de
performances basse vitesse 50.
La fenêtre 90, illustrée sur la figure 6, est une fenêtre d'affichage de
points de
passage, qui affiche des données de vol estimées, obtenues à partir du système
d'élaboration 20, tel que définies plus haut.
La fenêtre 90 affiche de préférence, pour chaque point de passage, un cadre
92,
94, 96 contenant les données associées à ce point de passage.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6, au moins un premier cadre 92
affiche
les données relatives à un point de passage sur lequel l'aéronef est déjà
passé, au moins
un cadre 94 affiche les données du prochain point de passage que l'aéronef
doit
rejoindre, et un cadre 96 affiche les données d'au moins un point de passage
postérieur
au point de passage que l'aéronef doit rejoindre.
La fenêtre 100 illustrée sur la figure 7 diffère de celle illustrée sur la
figure 6 en ce
que les cadres 92 relatifs au point de passage sur lequel l'aéronef est déjà
passé
comprennent les données de navigation relevées à ce point de passage, soit
manuellement par l'utilisateur, soit automatiquement par l'application
d'acquisition 56.
Chaque cadre 96 de la fenêtre 90 illustrée sur la figure 6 peut être activé
pour
permettre une navigation directe vers un point de passage postérieur, sans
passer par un
point de passage intermédiaire. Dans ce cas, comme illustré par la figure 8,
un symbole
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110 de navigation directe vers (ou direct to ) s'affiche sur le point
de passage
sélectionné et un symbole barré 112 s'affiche sur les points de passages
intermédiaires
sur lesquels l'aéronef ne passera pas.
Chaque cadre 96 de la fenêtre 90 illustrée sur la figure 6 peut aussi être
activé
pour permettre une navigation directe vers un point de passage postérieur en
passant au
droit ( ABEAM en anglais) de certains points de passage intermédiaires.
Dans ce cas,
comme illustrée sur la figure 9, un symbole 114 de passage au droit s'affiche
sur les
cadres 92 correspondant aux points de passage intermédiaires.
Par ailleurs, chaque cadre 96 de la fenêtre 92 illustrée sur la figure 6 peut
avantageusement être activé pour permettre une modification de trajectoire.
Dans ce cas,
comme illustré par la figure 10, une interface 120 de changement de
trajectoire s'affiche
sur la fenêtre 90. L'interface 120 comporte des zones 122 de saisie de la
latitude et de la
longitude du point de passage à ajouter, un bouton 124 d'ajout d'un nouveau
point de
passage, un bouton 125 d'annulation et un bouton 126 d'activation de la
trajectoire pour
l'insertion du point de passage ajouté dans la trajectoire.
L'interface homme-machine 30 comporte avantageusement un organe de
sélection et de saisie d'information par l'utilisateur, qui peut être un
clavier réel ou virtuel,
une souris ou/et un système d'écran tactile.
Un procédé d'établissement et de mise en oeuvre d'un plan de vol opérationnel
selon l'invention va maintenant être décrit, en regard de la figure 2.
Initialement, à l'étape 150, un opérateur demande à effectuer une mission
entre un
point géographique d'origine et un point géographique de destination à l'aide
de l'aéronef,
en spécifiant par exemple une heure de départ ou/et d'arrivée.
A l'étape 152, un répartiteur contacte un fournisseur de plan de vol pour
obtenir un
plan de vol opérationnel de base. Le fournisseur utilise un système externe
d'établissement 20 lui permettant d'obtenir des données de vol de base, telles
que
définies plus haut.
A l'étape 154, le répartiteur récupère les données de vol de base à partir du
fournisseur. L'équipage de l'aéronef active alors le système d'établissement
10. Le
module de pilotage 41 met en oeuvre le module d'acquisition 32 pour récupérer
sous
forme électronique les données de vol de base du plan de vol de base et les
charger dans
la mémoire 24.
Le module de pilotage 41 active également le module d'acquisition 32 pour que
le
module d'acquisition 32 récupère des données météorologiques dans la base de
données
météorologiques et des informations de navigation, notamment des informations
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18
concernant les pistes d'atterrissage et de décollage dans la base de données
d'information de navigation.
Le module de pilotage 41 active alors le module 34 d'acquisition de
spécifications
opérationnelles réelles.
L'application 42 de détermination des spécifications structurelles récupère
les
spécifications structurelles de l'aéronef, notamment son modèle, son numéro de
série, les
éléments structurels propres à cet aéronef, ainsi que les modifications
éventuelles
montées sur l'aéronef.
L'application 44 de détermination de statuts récupère des données de statut
opérationnel de l'aéronef, notamment les pannes ou/et les défauts présents sur
l'aéronef
(par exemple un train d'atterrissage bloqué) ou/et les autorisations à partir.
Ensuite, le module de pilotage 41 transmet à l'application 45 de définition de
mission des données de création de mission parmi les spécifications
opérationnelles,
incluant notamment le point géographique d'origine, le point géographique de
destination,
le temps d'arrivée ou/et de départ, la charge.
Éventuellement, l'application 45 de définition de mission récupère d'autres
spécifications opérationnelles définies par l'utilisateur à l'aide de
l'interface utilisateur.
Le module de pilotage 41 active alors le module de calcul 36 de données de vol
proposées.
L'application 46 de détermination du poids et de l'équilibre détermine la
masse de
l'aéronef et la position du centre de gravité de l'aéronef en l'absence de
carburant dans
l'aéronef ( Zero Fuel Weight et Zero Fuel Weight Center of Gravity ), en
fonction de
la masse à vide de l'aéronef, des équipements embarqués dans l'aéronef, des
passagers
ou/et du fret embarqué, et de leur position dans l'aéronef
L'application 48 de performances haute vitesse détermine la masse de carburant
à
embarquer dans l'aéronef sur la trajectoire définie entre le point d'origine
et le point de
destination, en utilisant la position du centre de gravité et la masse de
l'aéronef en
l'absence de carburant dans l'aéronef (ou Zero Fuel Weight ) déterminées par
l'application 46, une vitesse air prédéterminée, par exemple saisie ou
calculée à partir des
données saisies par l'interface utilisateur, des données météorologiques
récupérées à
partir du module 41, notamment des vitesses de vent et des températures et en
utilisant le
contexte avion, par exemple le type et l'âge des moteurs, récupéré à partir
des
applications 42, 45.
De même, sur la base des données météorologiques et du contexte avion,
l'application 50 de détermination des performances basses vitesse détermine le
carton de
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décollage et d'atterrissage, incluant les vitesses V1, V2, VR sur la piste,
l'accélération au
lâcher des freins, le régime moteur au décollage, ou/et l'assiette au
décollage ainsi que le
calcul des masses limites au décollage et à l'atterrissage.
L'ensemble de gestion d'affichage 28 affiche alors sur l'afficheur 26 la
fenêtre 60
comprenant la première colonne 62 présentant les données de masse de carburant
de
base obtenues à partir du système d'élaboration 20 du fournisseur, et en
parallèle au
moins une donnée de masse de carburant proposée, calculée par le module de
calcul 36,
en tenant compte des spécifications opérationnelles réelles, en particulier du
contexte
avion.
Ainsi, l'équipage de l'aéronef dispose d'une seconde source de calcul de la
masse
carburant embarquée, qu'il peut comparer avec les données de vol de base
fournies par
le système d'élaboration 20 du fournisseur.
Ces données sont plus précises, puisqu'elles sont adaptées à la fois à
l'aéronef 12
dans lequel la mission doit être effectuée, et au contexte réel de la mission,
tel qu'il est
défini par l'équipage.
Éventuellement, l'équipage ajuste ou/et complète l'une ou l'autre des masses
de
carburant proposées dans la deuxième colonne 64 à l'aide de l'interface homme-
machine
30.
L'équipage peut alors activer le module de validation 39, par exemple à l'aide
du
bouton d'activation 72, pour apposer une signature électronique sur le plan de
vol
opérationnel et transmettre ce plan de vol aux organismes de gestion du trafic
aérien.
Ceci étant fait, lorsque l'équipage est dans une phase finale de préparation
du vol
dans l'aéronef, l'aéronef étant alimenté électriquement, le module de pilotage
41 active le
module de communication 38 pour transmettre automatiquement les données de vol
au
système de conduite de vol 14.
A l'étape 156, le système de conduite de vol 14 charge les données de vol, et
élabore des données de vol élaborées, qui sont affichées sur des écrans de
l'avionique.
Avantageusement, les données de vol élaborées par le système de conduite de
vol 14 sont récupérées à l'aide du module de communication 38 pour être
chargées dans
le système 10.
Les données élaborées par le système de conduite de vol 14 sont comparées aux
données transmises au système de conduite de vol 14 et un contrôle de
cohérence est
effectué par une application de contrôle entre les données. L'application de
contrôle
détecte et signale à l'équipage des données élaborées non cohérentes, telles
qu'un point
de passage erroné situé à une distance trop grande par rapport aux autres
points de
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20
passage. L'équipage peut alors, le cas échéant, rectifier les données
incohérentes avant
de démarrer la mission.
Lors du vol, à l'étape 158, l'équipage suit les points successifs de passage,
à l'aide
de la fenêtre 90 qui affiche notamment dans les cadres 92, les points de
passage sur
lesquels l'aéronef est déjà passé, dans le cadre 94, le point de passage que
l'aéronef est
en train de rejoindre, et dans les cadres 96, les points de passage que
l'aéronef devra
rejoindre ensuite.
Lorsque l'aéronef atteint chaque point de passage, le module de pilotage 41
active
l'application d'acquisition de données 54 du module de communication 38 pour
récupérer
les données de navigation correspondant à ce point de passage, notamment le
temps réel
ATA auquel l'aéronef atteint le point de passage, le paramètre de carburant
restant réel A-
RF ( Actual remaining fuel ), la quantité réelle de carburant consommé
AFUSED, et le
poids réel de l'aéronef A WT.
Ces données sont affichées sur la fenêtre 100. L'équipage est donc libre de ne
pas recopier les données précitées à chaque point de passage, mais doit juste
les
contrôler, ce qui diminue sa charge et lui permet de surveiller la mission en
cours.
A l'étape 160, une fois le vol terminé, le module de pilotage 41 active le
module 40
d'élaboration automatique qui récupère toutes les données de vol et les
données de
navigation relevées du plan de vol opérationnel pour créer un relevé de fin de
vol sous
forme d'un fichier informatique.
Ensuite, à l'étape 162, le module de pilotage 41 active le module 40A de
déchargement pour décharger le relevé de fin de vol vers une station sol. Le
relevé de fin
de vol est éventuellement transmis à l'opérateur pour archivage.
Grâce au système d'établissement 10 qui vient d'être décrit, un plan de vol
opérationnel peut être engendré informatiquement, de manière simple et
précise, en
minimisant l'intervention de l'équipage.
Avant le vol, le système d'établissement 10 est propre à fournir des données
de
vol proposées, en particulier au moins une masse proposée de carburant à
embarquer,
qui sont adaptées au contexte de la mission et également au contexte avion de
l'aéronef
dans lequel la mission est effectuée. Ceci est le cas en particulier lorsque
l'aéronef est
exploité avec des équipements particuliers, des défauts et des pannes, ou des
autorisations à partir. Ainsi, le système 10 selon l'invention prend en compte
les
performances réelles de l'aéronef, au plus proche de l'état opérationnel réel
de l'avion, ce
qui améliore la précision de son exploitation.
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21
La transmission des données depuis le fournisseur vers le système
d'établissement 10, et entre le système d'établissement 10 et le système de
gestion de
vol 14 s'effectue de manière automatique, par transmission électronique de
données.
Ceci limite le risque d'erreur, et diminue considérablement la charge de
travail de
l'équipage lors de la préparation du vol. Ainsi, d'éventuels changements de
dernière
minute sont moins lourds à gérer pour l'équipage.
Lors du vol, les données de navigation sont relevées automatiquement par le
système d'établissement 10, évitant une recopie par l'équipage, et un relevé
de fin de vol
muni de toutes les données de navigation peut être simplement transmis à une
station
sol, en vue de son archivage, sans intervention substantielle de l'équipage.
Dans une variante, les modules du système 10 sont réalisés chacun sous forme
d'un composant logique programmable, tel qu'un FPGA (de l'anglais Field
Programmable
Gate Array), ou encore sous forme d'un circuit intégré dédié, tel qu'un ASIC
(de l'anglais
Applications Specific Integrated Circuit).
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