Les calculateurs de vol (« flight management computers » ou FMC en anglais) permettent le pilotage automatique des aeronefs. Dans une première étape, les calculs effectués à partir des données normalisées (Norme ARINC 424) sur la route à suivre génèrent un plan de vol constitué par une suite de segments, dits « legs », permettant de relier un point de départ à un point d'arrivée. Les séquences de legs sont elles-mêmes normalisées. Dans une deuxième étape, des transitions curvilignes d'un segment à l'autre du plan de vol sont calculées en tenant compte, le cas échéant, des paramètres de vol fournis par les capteurs embarqués, pour former une trajectoire lissée qui minimise l'inconfort imposé aux passagers de l'aéronef et les efforts sur ses structures. Les avionneurs ont créé leurs normes propres qui définissent un nombre limité de transitions applicables aux séquences de legs des normes ARINC. Cependant, dans de nombreuses configurations, les calculateurs génèrent normalement des discontinuités dans les transitions, telles que des recouvrements ou des ruptures de trajectoires, qu'il est indispensable de supprimer.

Différents calculateurs permettant de supprimer ces discontinuités ont été décrits, notamment par les brevets américains 3 994 456, 4 354 240 et 5 646 854. Ces dispositifs ne prennent en compte au maximum que trois legs consécutifs, reposent sur des calculs de transitions spécifiques à ces configurations de legs et non sur les transitions correspondants aux séquences de legs normalisées et laissent subsister un nombre de cas non résolus qui génèrent des erreurs du calculateur.

Le calculateur selon la présente invention permet de calculer des transitions entre deux legs non consécutifs, le nombre de legs sautés étant quelconque, lesdites transitions étant choisies parmi celles appliquées en l'absence de saut de leg. La fiabilité du calculateur en est grandement augmentée.

A cette fin, !'invention propose un dispositif. de calcul de la trajectoire d'un aéronef du type comprenant un module mémoire propre à stocker un plan de vol, constitué par une suite de segments de vol reliant un point de départ et un point d'arrivée, ces segments dits « legs », étant définis parmi un nombre prédéterminé de types, et leurs enchaînements étant définis parmi un jeu prédéterminé de possibilités, et un module de prévision de trajectoire, capable de travailler par enchaînement d'une procédure de calcul sur legs, et d'une procédure de calcul de transition entre legs, choisie parmi plusieurs en fonction de premières régies de décision, ainsi que de mémoriser au moins partiellement les éléments de trajectoire résultants, ce module possédant un mode spécial opératoire en cas de saut de leg, caractérisé en ce que, dans ce mode spécial, ledit module est capable d'appliquer l'une desdites procédures de transition entre legs, entre deux legs non consécutifs, en fonction de seconde règles de décision.

L'invention sera mieux comprise, et ses différentes caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d'un exemple de réalisation, et de ses figures annexées, dont : -la figure 1 montre les six. types normalisés de transition mis en oeuvre par le calculateur selon l'invention ; -la figure 2 montre deux cas de discontinuité de trajectoire pour deux transitions successives ; -la figure 3 montre comment sont supprimées les discontinuités de la figure précédente par les dispositifs de I'art antérieur ; -la figure 4 montre deux cas de discontinuités pour plus de deux transitions successives ; -la figure 5 montre comment sont supprimées les discontinuités de la figure précédente par le dispositif selon l'invention ; -la figure 6 représente les blocs fonctionnels du calculateur de la trajectoire d'un aéronef selon l'invention ; -la figure 7 représente le bloc diagramme du calcul de la trajectoire d'un aéronef selon l'invention.

Un plan de vol est donc constitué par une suite de portions rectilignes ou « legs » qui joignent un point initial et un point terminal et dont l'enchaînement permet de relier un point de départ à un point d'arrivée.

Selon la norme ARINC 424, les legs peuvent être de vingt-et-un types différents en fonction des caractéristiques du point initial et du point terminal.

Ces types normalisés sont répertoriés dans le tableau ci-dessous selon leur appellation anglaise, dans lequel l'abréviation DME veut dire « Distance Measuring Equipment)). Abréviation Signification AF DME Arc CA Course to Altitude CD Course to DME Distance CF Course to Fix CI Course to Intercept CR Course to Radial DF Direct to Fix FA Course from Fix to Altitude FM Course from Fix to Manual termination HA Holding pattern to Altitude HF Holding pattern to Fix HM Holdin attern to Manual termination IF Initial Fix PI Procedure Turn RF Radius to Fix TF Track to Fix VA Heading to Altitude VD Heading to DME Distance Vu heading to Intercept VM Headin to Manual termination VR Heading to Radial

La trajectoire calculée sera constituée de la suite des legs du plan de vol reliés deux à deux par une ou plusieurs portions curvilignes. En effet, les changements brutaux de cap d'un aéronef ne sont ni possibles ni souhaitables. Dans le contexte dans lequel l'invention est mise en oeuvre, six types normalisés de transitions ont été définis. Ils sont représentés sur les figures 1. 1 à 1. 6 sur lesquelles les abréviations et symboles ont les significations ci-dessous et constituent les paramètres nécessaires pour les calculs des transitions :

-abréviations communes : (TERM FIX)- « point fixe » ; (PREVIOUS TERM_FIX) = « point fixe précédent » ; (NEXT TERM-FIX) « point fixe suivant » ; (FIX_NAVAID) = « balise fixe » ; (TC) = « Turn Center » ou « centre du virage » ; (ITP) = « Initial Turn Point » ou « point de début de virage » ; (FTP) = « Final Turn Point » ou « point de fin de virages ; (N) = « Nord magnétique » ; (% i) = « Initial Track » ou « cap initial » ; (Xf) = « Final Track » ou « cap final » ; (#X) = « Track variation » ou « changement de cap » ; -figure 1. 1 (Rms) Roll manoeuver start » ou « début de manoeuvre » ; (RAD) = « Roll manoeuver Anticipation Distance » ou « distance d'anticipation de la manoeuvre » ; (TAD) = « Turn Anticipation Distance » ou « distance d'anticipation de virage » ; (INP) = « Intermediate Point » ou « point milieu » ; (B) bissectrice (Rme) Roll manoeuver end » ou « fin de manoeuvre)) -figure 1. 2 : (tc1) = « track change 1 » ou « changement de cap 1 » ; (ttr) = « trans turn radius » ou « rayon de virage de transition » ; (tLIP) = « trans Leg Intercept Point » ou « point d'intersection des legs de transition » ; -figure 1. 5 : (tdes) = « tear drop entry sector » ou « secteur d'entrée de la transition d'approche » ; (ep) = « entry point)) ou « point d'entrée » ; (is) = « inbound segment » ou « segment d'entrée » ; (os) = « outbound segment » ou « segment de sortie » ; -figure 1. 6 : (p) = « arc DME » ; (##) = « route DME » ; (eb) = « exit bearing » ou « azimuth de sortie ».

Lorsque les legs sont suffisamment longs, les transitions successives sont proportionnelles aux legs et la continuité de la trajectoire est assurée par une succession de legs et de transitions qui n'interfèrent pas.

Cependant, lorsque les legs sont de courte distance et forment entre eux des angles de 90° ou plus, il est courant de voir apparaître des configurations semblables à celles des figures 2. 1 et 2. 2 qui rendent le calcul automatique de trajectoire impossible sans moyen supplémentaire.

Dans le cas de la figure 2. 1, la transition (AB) dépasse ou overshoote la terminaison du leg L2. On parle également de cas de « fish ». Dans ce cas, il n'est pas possible de calculer la transition suivante par les méthodes

usuelles. Dans le cas de la figure 2. 2, le point (B') terminal de la transition (A'B') se situe au-delà du point initial (C') de la transition suivante (C'D'). On parle alors de cas de « bird ». On parle, pour désigner de manière générique ces deux types de cas de « fish-bird ».

La solution classique apportée par I'art antérieur (notamment le brevet US 3, 994, 456) à ce type de situations est de sauter le leg intermédiaire et de calculer une transition directe comme indiqué sur les figures 3. 1 et 3. 2. Sur la figure 3. 1, le leg (L2) de la figure 2. 1 a été sauté et une transition unique (AE) a été calculée. De même, sur la figure 3. 2, le leg (L'2) de la figure 2. 2 a été supprimé et une transition unique (A'D') a été également calculée.

Cette solution ne permet pas de résoudre les cas du type illustré par les figures 4. 1 et 4. 2 où plusieurs transitions successives font apparaître des fish-bird (cas de fish-bird multiple). Au contraire, la présente invention permet la mise en oeuvre de moyens autorisant le saut de plusieurs legs consécutifs, comme illustré sur les figures 5. 1 et 5. 2, et le calcul de la transition entre le dernier leg non sauté et le premier leg suivant.

Sur la figure 4. 1, les cinq legs de L", à L"5, tous de type TF (Track to Fix), seraient normalement reliés par des transitions (A"B") à (G"H") faisant apparaître trois birds (B"overshoote C" ; D"overshoote E" ; F"'overshoote G"'). Selon I'art antérieur, le leg L"2 est sauté et la transition entre L"1 et L"3 est calculée, puis la procédure normale serait que le leg L"4 soit sauté et que la transition entre L"3 et L"5 soit calculée. Cependant, il n'y a pas dans ce cas de moyen d'éviter que la suite des deux transitions L"1 L"3 et L's3 L"5 ne génère une discontinuité. Le calculateur sera donc en erreur et le pilote devra reprendre la main. Comme illustré sur la figure 5. 1, l'invention permet de sauter les legs L"2, L"3 et L"4 et de calculer la transition directe de L"1 à L's5 par le segment (I"J") qui est une transition de type 11. Une autre illustration de l'intérêt de l'invention est fournie par les figures 4. 2 et 5. 2. Sur la figure 4. 2 est exposé une autre configuration de cinq legs TF générant deux birds ((B"') overshoote (C"') et (F"') overshhote (G"')) et un fish (D"'overshoote la terminaison du leg L"'3). La trajectoire selon l'invention, illustrée sur la figure 5. 2 est également calculée par le saut

de trois legs, le premier et le cinquième leg étant directement reliés par une transition (A"'L"') également de type 11.

Le calculateur selon l'invention sera normalement composé, comme illustré en figure 6, d'un module de stockage (MEM) permettant de mémoriser les données du plan de vol, d'un module de calcul (CAL), d'un dispositif d'acquisition et de traitement des données fournies par les capteurs de vol (CAP), tels que cap, altitude, vitesse, distance par rapport à un repère DME entre autres, d'un module d'entrée manuelle de données par un pilote ou navigateur (ENT), tel qu'un clavier entre autres, un module d'affichage des données de plan de vol et de trajectoire pour le pilote ou le navigateur (AFF).

Le module de calcul selon l'invention peut notamment comporter un processeur de type Power PC ou TMS320C31 ou C34 et différents étages mémoires et composants passifs. Ce module pourra être remplacé par tout autre module de calcul capable d'effectuer un calcul complet de trajectoire selon la norme, soit sur deux cent legs au maximum, en cinq secondes ou moins.

L'organisation fonctionnelle des moyens qui font l'objet de la présente invention est illustrée sur le bloc diagramme de la figure 7. Ces moyens sont constitués par un programme d'ordinateur dont l'effet technique est notamment de permettre le calcul de la trajectoire de l'aéronef sur la totalité du plan de vol et donc de supprimer tous les cas de fish-bird, simples ou multiples.

Soient les définitions suivantes : - (i), l'index du leg courant ; - (PLI), le Previous Leg Index ou index du dernier leg non sauté ; - (MT), la matrice de choix des transitions en fonction des cas d'enchaînement des legs ; (MT) peut prendre deux valeurs (M_1) et (M_2) ; - (FBS), le Fish-Bird Status qui peut prendre les valeurs « NONE » ou « aucun » lorsqu'il n'y a pas de fish-bird, « TOLO » ou « Trans Onto Leg Overshoot » dans le cas « fish » illustré par la figure 2. 1, « TM » ou « Trans Merge)) dans le cas « bird » illustré par la figure 2. 2 ; - (TS) est un indicateur d'état logique qui permet de distinguer les cas où un traitement spécifique doit être appliqu (§ ( (TS) = 1) ;

- (n) est le nombre de legs sautés depuis le dernier leg non sauté.

A l'initialisation du calculateur, (i) est fixé à la valeur (io) qui désigne le premier leg sur lequel des calculs sont possibles, soit en régie générale, le leg suivant immédiatement le leg actif, c'est-à-dire le leg parcouru par l'avion à ce moment. Un test est ensuite appliqué sur (PLI) et (TS). Si (PLI) = (i)-1 ET (TS) = 0, d'une part, le dernier leg non sauté est le leg précédent le leg courant, cela veut dire qu'aucun cas de fish-bird n'a été détecté ( (FBS) = NONE) et d'autre part qu'il n'y a pas de traitement spécifique à appliquer. La transition entre le leg précédent et le leg courant doit être choisie dans une matrice (M_1) telle que celle figurant ci-dessous, où les en-têtes des lignes (j) et des colonnes (k) sont les abréviations des legs de la norme ARINC 424 et les valeurs figurant dans les cases de la matrice sont les numéros d'ordre de I à Vl des types de transitions de la figure 1, le symbole (*) indiquant les enchaînements impossibles et la lettre (D) une discontinuité obligatoire définie par I'ARINC. K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 i AF CA CD CF Cl CR DF FA FM HA HF HM IF Pi RF TF VA VD Vi VM VR 1 AF VI III III I III III * I I V V V * * II * III III III III III 2 CA * III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III 3 CD VI III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III 4 CF VI III III I III III IV I I V V V * I II I III III III III III 5 Cl VI * * IV * * * IV IV * * * D * * * * * * * * 6 CR * III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III 7 DF VI III III I III III IV I I V V V * I * I III III III III III 8 FA * III III II III III IV II II * * * * * * * III III III III III 9 FM * III III II III III IV II II * * * * * * * III III III III III 10 HA VI III III II III III IV II II * * * * * II II III III III III III 11 HF VI III III II III III IV II II * * * * * II II III III III III III 12 HM VI III III II III III IV II II * * * * * II II III III III III III 13 IF D D D D D D D D D D D D * D * D D D D D D 14 pi 11 15 RF VI III III II III III * II II V V V * * II II * * * * * 16 TF VI III III I III III * I I V V V D I II I III III III III 17 VA * III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III 18 VD VI IV IV IV D 19 VI VI III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III 20 VM * III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III 21 VR * III III II III III IV II II * * * D * * * III III III III III

Si (PLI) * (i)-1 OU (TS) = 1, soit le dernier leg a été supprimé, ce qui veut dire que (FBS) X NONE, soit il faut appliquer un traitement spécifique. Dans les deux cas, la valeur de la transition à appliquer est donnée par la case m2j, k de la matrice (M_2) figurant à l'intersection de la ligne (j) dont l'en-tête est égale au type du dernier leg non sauté et de la colonne (k) dont l'en-tête est égale au type du leg courant. La matrice M2 sera du type figurant ci-dessous. K 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 J AF CA CD CF Cl CR DF FA FM HA HF HM IF RF TF VA VD Vl VM VR 1 AF II II II II II II II II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 2 CA II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 3 CD II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 4 CF II II II II II II II II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 5 Cl II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 6 CR II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 7 DF II II II II II II II II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 8 FA II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 9 FM II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 10 HA II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 11 HF II II II II II II II II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 12 HM II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 13 IF TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS1 TS TS, TS, TS, TS, TS, TS, 14 PI * * * TS4 * * * * * * * * * * * * * * * * * 15 RF 11 11 11 11 11 11 11 11 11 TS3 TS3 TS3 TS2 11 11 11 111 111 111 111 111 16 TF 16 TF II II II II II II II II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 17 VA II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 18 VD II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 19 VI II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 20 VM II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III 21 VR II III III II III III IV II II TS3 TS3 TS3 TS2 II II II III III III III III

Les valeurs de m_2j,k sont déterminées de la manière suivante : -m_2jk= II lorsque (k) = 1, 4, 8, 9, 14, 15, 16 sauf lorsque (j)= 13, 14, ou lorsque (k) =2, 3, 5, 6, 7 et (j) = 1, 4, 7, 11, 15, 16 ; - m_2j,k = III lorsque (k) # 17 sauf lorsque (j) = 13, 14, ou lorsque (k) = 2, 3, 5, 6 et (j) = 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 17, 18, 19, 20, 21 ; -m_2jk=IVlorsque (k) = 7 et (j) = 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 17, 18, 19, 20, 21.

Les autres valeurs de (j) et de (k) conduisent à des traitements spécifiques ou des enchaînements impossibles. Dans une mise en oeuvre de l'invention, on peut distinguer quatre cas de traitements spécifiques : -m2j, k = TSr V (k) lorsque (j) = 13 : quelle que soit la configuration de l'enchaînement, on refuse de sauter le leg courant ; le point de départ de la transition vers le leg courant précède le point de terminaison du dernier leg non sauté, qui est un fix ; la transition se dégrade en type 11 à partir de la terminaison du leg courant qui sera automatiquement survolée ; - m_2j, k = TS2 # (j) lorsque (k) = 13 : quelle que soit la configuration de l'enchaînement, on refuse de sauter le dernier leg non sauté ; la transition est conservée telle quelle même si elle overshoote le point de terminaison du leg courant ;

-m_2jk = TS3 V (j) lorsque 10 < < < 13 : quelle que soit la configuration de l'enchaînement, on refuse de sauter le dernier leg non sauté et on construit une interception directe jusqu'au point d'entrée du « hold », le leg courant étant transformé en leg de type DF ( « Direct to Fix ») ; -m_2jk = TS4 lorsque (j) = 14 et (k) = 4 : quelle que soit la configuration de l'enchaînement, on refuse de sauter le leg courant et rien n'est modifié.

Les cas (j) =14 et (k) $ 4 correspondent à des enchaînements impossibles : un leg PI est nécessairement suivi d'un leg CF ; ni le calculateur de plan de vol ni le pilote ne peuvent imposer une configuration différente.

Que la matrice de choix des transitions soit (M_1) ou (M_2), on teste ensuite si l'indice du leg courant pointe sur le dernier leg du plan de vol.

Si tel n'est pas le cas, on teste ensuite (FBS) de manière à calculer les nouvelles valeurs a. appliquer aux index (i) du leg courant et (PLI) du dernier leg non sauté pour la boucle suivante de calcul. Trois cas sont possibles : -dans le cas où (FBS) = NONE, les deux index (i) et (PLI) sont augmentés de 1 ; -dans le cas où (FBS) = TOLO, I'index (PLI) n'est pas modifié et l'index (i) est augmenté de 1 ; -dans le cas où (FBS) = TM, I'index (PLI) est repositionné ci la dernière valeur i-n-1 de (PLI) non sauté.

La présente invention permet de réduire de manière très importante le nombre de cas où le calculateur générera une erreur, le pilote devant alors tracer la trajectoire en mode manuel. Bien entendu, cette dernière possibilité est toujours ouverte lorsqu'elle est nécessaire ou apparaît plus avantageuse.

L'invention peut être mise en oeuvre avant le décollage pour calculer une trajectoire en préparation de mission ou en vol de manière dynamique, à partir du plan de vol mémorisé avant le décollage ou à partir d'un plan de vol quelconque recalculé pendant le déroulement de la mission.

L'invention peut être mise en oeuvre dans différentes versions de la norme ARINC 424 et s'adapter sans difficulté aux évolutions futures de celle-ci. Ce sera notamment le cas pour les procédures « Required

Navigation Performance » ou RNP qui définissent des zones limites à ne pas dépasser autour du leg. II en est de même en cas d'évolution des transitions types appliquées selon les spécifications de l'avionneur aux enchaînements des legs normalisés. Dans ces deux cas, la matrice M_1 et/ou la matrice M2 seront modifiées en conséquence, ainsi que le cas échéant les routines de calcul des transition auxquelles il est fait appel en fonction de l'application des matrices de décision.

II est également possible d'adapter l'invention à un nombre de cas de calcul d'index supérieur à trois, si cela apparaît nécessaire.

II est aussi possible de prévoir plus de deux matrices de décision.

De même, s'il est nécessaire de gérer en parallèle plus de deux indices, au moins dans certains cas, il est possible de prévoir des matrices de décision ayant autant de dimensions que d'indices à gérer.