Méthodologie de conception d'un système d'assistance au pilotage, application à l'aéronautique civile : sécurisation des phases d'approche et d'atterrissage

par Florian Constans

Thèse de doctorat en Systèmes automatiques

Sous la direction de Frank Jouhaud et de Laurent Chaudron.

Soutenue en 2007

à Toulouse, ISAE .

mots clés

• Assistance au pilotage
• Aérodynamique
• Aéronautique -- Facteurs humains
• Aéronautique -- Mesures de sécurité
• Avions -- Pilotage

Résumé

Au-delà de la question essentielle de la sécurité opérationnelle, les événements anormaux durant les phases d'approche et d'atterrissage comme les atterrissages durs, les touchés de queue et les sorties de piste affectent la fluidité du trafic aérien, les coûts d'exploitation des compagnies aériennes et la satisfaction des clients. Par une approche intégrant les techniques de guidage et les facteurs humains, l'enjeu de la thèse est de proposer un système d'assistance au pilotage visant à mieux anticiper une situation à risque ou en sortir lors de la phase finale de vol. Nous avons cherché à identifier les voies d'amélioration de la sécurité des opérations à travers une revue des systèmes existants, des entretiens avec les pilotes et l'étude des procédures standards et des événements anormaux. Cette phase d'exploration de la problématique de sécurité nous a poussé à approfondir la notion d'indicateur de l'activité de pilotage en développant une classification des indicateurs génériques. Soulignant l'aspect méthodologique de la synthèse, l'application des concepts génériques à des scénarios à risque a abouti à la conception et la simulation de huit indicateurs précurseurs de risque. Ensuite, nous avons défini une fonction d'assistance au pilotage cohérente avec le besoin de prévention des sorties de piste en nous appuyant sur deux précurseurs en particulier. Le premier, la Hauteur de Stabilisation en Energie doit assurer une détection anticipée des cas de stabilisation trop tardive du vol en approche. Le second, la Marge de Retard à l'Atterrissage, tient compte de l'ensemble des paramètres en approche et à l'arrondi et donne une mesure objective de la criticité de l'atterrissage. Par la suite, la thèse a permis d'établir les performances et la robustesse des algorithmes. Enfin, nous nous sommes attachés à poursuivre les travaux jusqu'à une phase d'expérimentations d'un prototype d'assistance au pilotage en privilégiant le concept de Marge de Retard à l'Atterrissage.

Titre traduit

Methodology for the conception of a piloting assistance system, application to civilian aircraft : approach and landing phase securing

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