FR3000027A1 - Poste de pilotage d'aeronef a tableau de bord ergonomique reglable - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un poste de pilotage d'aéronef comprenant au moins un tableau de bord (4) et un siège (2) pour un pilote caractérisé en ce que le tableau de bord est d'un seul tenant et est porté par un support articulé (6) permettant au pilote d'ajuster la position du tableau de bord (4) relativement au siège de pilote (2). De préférence, le tableau de bord est d'un seul tenant et est incurvé, par exemple suivant un arc de cercle, autour du siège de pilote.

Description

L'invention concerne un poste de pilotage pour un aéronef de transport civil, c'est-à-dire pour un aéronef commercial transportant des passagers, leurs bagages et/ou des marchandises. Le poste de pilotage, usuellement appelé cockpit, est l'espace réservé aux pilotes. Il contient toutes les commandes (commandes d'actionnement des gouvernes et autres volets hypersustentateurs, commandes d'actionnement du train atterrissage, des moteurs, des aérofreins, etc.) et les instruments nécessaires au pilotage de l'appareil. Les instruments de bord servent à présenter à l'équipage, en particulier au pilote, toutes les informations utiles au maintien en vol de l'aéronef, à la navigation, et aux communications avec les infrastructures de la gestion du trafic aérien. Pour le pilote, les instruments sont regroupés sur un tableau de bord situé devant lui. Initialement, les instruments de bord étaient regroupés selon leur fonction, éventuellement à proximité des commandes correspondantes, et, leur disposition, bien que variable d'un appareil à un autre, respectait généralement certains standards. Sur les aéronefs les plus récents, les instruments sont remplacés par des écrans permettant d'afficher les données fournies par les instruments. A titre d'exemple, un aéronef connu sous le nom Airbus® A380® comprend huit écrans à cristaux liquides de 15 x 20 cm, et six écrans de 15 x 15 cm équipent les A320®, A330® et A340®. Les écrans sont le plus souvent multifonctions, c'est-à-dire qu'ils sont prévus pour afficher l'ensemble des informations nécessaires à une phase de vol au gré du pilote. Originellement, les écrans reprenaient à l'identique les vues classiques des instruments analogiques. Elles ont progressivement été remplacées par des visuels regroupant les informations selon des présentations plus ergonomiques, et les tableaux de bords récents ressemblent plus à des ordinateurs avec fenêtres et souris. Cette évolution a été rendue nécessaire par la quantité toujours grandissante des données que les pilotes doivent analyser et elle a été facilitée par l'avènement (performances et fiabilité croissantes, miniaturisation...) des systèmes numériques. Elle a permis en outre de proposer des visualisations beaucoup plus riches et variées, comme par exemple un plan de vol tridimensionnel.

Les fournisseurs peuvent répondre plus individuellement aux désirs des utilisateurs et créer des solutions sur mesure. De nombreuses caractéristiques des nouveaux instruments améliorent l'interface homme-machine et donc la sécurité et l'efficacité. Les préoccupations constantes des constructeurs aéronautiques dans le développement de cockpits (systèmes de visualisation CDS et environnement) sont non seulement la charge de travail du pilote mais aussi son confort. En effet, le pilotage et la lourde responsabilité qu'il implique en termes de vies humaines induisent une composante importante de stress connue sous la terminologie du « facteur humain ». Et l'expérience a montré que le stress, la nervosité ou encore la fatigue, voire même la mauvaise humeur, d'un pilote peuvent altérer son jugement, son écoute, sa capacité à travailler en équipe ou à prendre des décisions. L'invention vise à améliorer la sécurité en proposant un nouveau poste de pilotage plus confortable pour le pilote et doté d'un tableau de bord plus ergonomique. L'invention vise également à faciliter l'installation du pilote dans le poste de pilotage et notamment l'opération de calage de sa ligne de mire. Un autre objectif de l'invention est de résoudre ces problèmes techniques en limitant l'impact du nouveau poste de pilotage sur la structure de l'aéronef et sur le prix de revient de celui-ci. En particulier, la masse de l'aéronef ne doit pas être augmentée. Pour ce faire, l'invention propose un poste de pilotage d'aéronef comprenant au moins un tableau de bord et un siège pour un pilote, caractérisé en ce que le tableau de bord est d'un seul tenant et est porté par un support articulé permettant au pilote d'ajuster la position du tableau de bord relativement au siège du pilote. Ainsi dans un poste de pilotage selon invention, le pilote peut prend place sur son siège de préférence après avoir relevé le tableau de bord (voir plus loin), le régler (avancement, inclinaison du dossier, hauteur, etc.) de façon à caler sa ligne de mire sur un axe de référence et à optimiser son confort indépendamment de toute contrainte et notamment de sa position par rapport au tableau de bord ; il peut ensuite ajuster la position du tableau de bord (hauteur, orientation) par rapport à la position de référence et de confort trouvée. A l'inverse, dans tous les postes de pilotage antérieurs, c'est le siège qui s'ajuste par rapport au tableau de bord avec des degrés de liberté et des amplitudes réduits, limitant ainsi le confort du pilote. En outre, l'accès au siège peut être facilité dans un poste de pilotage selon invention comme expliqué ci-après. En outre, un tableau de bord d'un seul tenant se traduit par un gain (c'est-à-dire une diminution) de masse.

Dans toute la suite, on entend par « axe de référence » du poste de pilotage, un axe sur lequel le pilote doit caler sa ligne de mire lorsqu'il est en position de pilotage, assis sur le siège de pilote. Cet axe de référence est de préférence sensiblement horizontal (lorsque l'aéronef est observé au sol) et par exemple sensiblement orthogonal au dossier du siège du pilote en position redressée de pilotage. Les termes « plan de référence » désignent un plan vertical contenant l'axe de référence, en d'autres termes un plan vertical centré sur le pilote en position de pilotage. Selon une forme de réalisation possible, l'axe de référence est parallèle à une direction longitudinale de l'aéronef, afin que le pilote soit installé dans le « sens de la marche » et éprouve les mêmes sensations que dans un cockpit traditionnel. Ceci n'exclut pas la possibilité de disposer l'axe de référence autrement notamment dans le cas expliqué plus loin où la surface de vision pour le pilotage est au moins partiellement virtuelle. Selon une forme de réalisation possible, le support articulé du tableau de bord comporte une liaison pivot, de préférence orthogonale au plan de référence permettant d'une part de relever le tableau de bord de façon à faciliter l'accès au siège du pilote (le tableau de bord étant d'un seul tenant, lorsqu'il est en position relevée l'ensemble de l'espace s'étendant à l'avant du siège du pilote est dégagé pour permettre l'installation du pilote) et d'autre part d'ajuster sa hauteur par rapport à une assise du siège du pilote. Cette liaison pivot est par exemple située en partie inférieure du support articulé. Il est également possible de prévoir que le support articulé comporte une liaison rotule ou une deuxième liaison pivot permettant d'ajuster l'orientation du tableau de bord indépendamment de sa hauteur. Cette liaison rotule est par exemple située en partie supérieure du support articulé. En l'absence d'une telle liaison rotule (ou pivot), l'orientation du tableau de bord est ajustée grâce à la liaison pivot inférieure précédemment définie, mais elle est liée à la hauteur du tableau de bord. Le support articulé comporte une liaison glissière selon un axe, dit axe d'avancement du tableau de bord, non vertical compris dans le plan de référence. Par exemple, l'axe d'avancement du tableau de bord forme un angle de 100 à 40° avec l'axe de référence, dans le plan de référence. Cette liaison glissière permet de reculer (approcher) ou d'avancer (éloigner) le tableau de bord par rapport au siège du pilote, selon la taille du pilote. Dans une forme de réalisation, le tableau de bord est courbe ou incurvé autour du siège du pilote. Dans une forme de réalisation, le tableau de bord suit sensiblement un arc de cercle autour du siège du pilote. Cette caractéristique est considérée comme couvrant le cas d'un tableau de bord courbe ou incurvé en arc de cercle et celui d'un tableau de bord formé d'une succession de panneaux plans contigus disposés selon une ligne brisée s'approchant d'un arc de cercle. La disposition en arc de cercle autour du pilote améliore la vision qu'a le pilote des différentes informations délivrées sur le tableau de bord, et partant, la sécurité. Aussi, grâce à sa forme en arc de cercle, le tableau de bord est accessible en tout point au pilote sans que celui-ci n'ait à bouger sur son siège ; dès lors que le rayon de cet arc de cercle est inférieur à une longueur moyenne d'un membre supérieur humain (bras + avant-bras). Cette accessibilité intégrale et sans effort du tableau de bord contribue au confort du poste de pilotage selon invention. Dans une forme de réalisation préférée, le tableau de bord en arc de cercle présente de plus l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : .( L'arc de cercle que suit le tableau de bord présente un rayon compris entre 80cm et 150cm. .( L'arc de cercle que suit le tableau de bord est centré sur un point du plan de référence au moins lorsqu'il est dans une position opérationnelle abaissée. .( Au moins lorsqu'il est en position opérationnelle abaissée, le tableau de bord est symétrique par rapport au plan de référence ; il s'étend alors autant d'un côté que de l'autre du plan de référence, c'est-à-dire autant à droite qu'à gauche du pilote. En dehors de la position opérationnelle abaissée, il n'est pas exclu, par exemple si le support articulé comporte une rotule supérieure, que le tableau de bord se retrouve dans une position dans laquelle son centre est en dehors du plan de référence par exemple pour faciliter plus encore l'accès au siège du pilote. .( Le support articulé comprend un bras rigide coudé de forme ogivale, ayant un coude inférieur prolongé par une liaison pivot et deux extrémités supérieures reliées au tableau de bord.

Avantageusement et selon l'invention, le siège du pilote est monté sur une crémaillère permettant de déplacer le siège selon l'axe de référence. De façon usuelle, le poste de pilotage comprend de préférence des pédales de palonnier (commande de vol par laquelle le pilote agit sur les gouvernes de direction et peut opérer une rotation de l'aéronef autour de son axe de lacet). Lesdites pédales sont ici disposés à l'avant de la crémaillère de part et d'autre du plan de référence. La crémaillère permet donc d'ajuster l'avancement du siège du pilote par rapport aux pédales de palonnier, en fonction de la taille du pilote. A noter que les pédales de palonnier peuvent être opérationnelles et montées mobiles autour d'un axe de pivotement de préférence orthogonal au plan de référence, ou, à l'inverse, être désactivées (temporairement ou définitivement) de façon à ne pas commander les gouvernes de direction (la commande étant dans ce cas entièrement électrique, les pédales de palonnier n'étant alors qu'un élément de confort servant de support pour les pieds du pilote). Lorsqu'elles sont désactivées, on peut prévoir de permettre de bloquer les pédales de palonniers dans une position fixe ou de les laisser mobiles autour de l'axe de pivotement susmentionné. Avantageusement et selon l'invention, le tableau de bord comprend un écran tactile couvrant une grande majorité, et de préférence l'intégralité, de sa surface. L'expression « un écran » désigne ici aussi bien une surface d'affichage continue qu'une pluralité de surfaces d'affichage séparées.

De façon usuelle, un poste de pilotage comporte une surface, dite surface de vision pour le pilotage, offrant à au moins un pilote une vision d'une scène extérieure comprenant l'environnement de l'aéronef qui s'étend à l'avant de celui-ci. Dans un aéronef traditionnel, cette surface de vision pour le pilotage est formée par une verrière. Les inventeurs ont récemment proposé qu'elle soit au moins partiellement formée par des moyens d'affichage d'une image numérique représentant au moins une partie d'une scène extérieure comprenant l'environnement de l'aéronef qui s'étend à l'avant de celui-ci, ces moyens d'affichage comprenant par exemple un écran et des moyens de projection associés, et/ou un dispositif à lasers de formation d'une image holographique. En d'autres termes, au moins une partie la scène extérieure telle qu'elle est vue par le pilote est une reconstitution virtuelle de l'environnement réel de l'aéronef. L'intervention concerne également un poste de pilotage caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques décrites ci-avant et ci-après. L'invention s'étend à un aéronef de transport de passagers ou de transport de marchandises, caractérisé en ce qu'il comprend un poste de pilotage tel que précédemment décrit. D'autres détails et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, qui se réfère aux dessins schématiques annexés et porte sur des modes de réalisation préférentiels, fournis à titre d'exemples non limitatifs. Sur ces dessins : La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un tableau de bord et d'un siège de pilote d'un poste de pilotage selon l'invention.

La figure 2 est une vue schématique en élévation, de profil, du tableau de bord et du siège de pilote de la figure 1, le siège étant en position opérationnelle redressée. La figure 3 est une vue schématique en élévation, de dos, du poste de pilotage des figures 1 et 2 comprenant de plus un siège et un tableau de bord pour un copilote. L'exemple du poste de pilotage selon l'invention illustré sur les figures 1 et 2 comprend un siège de pilote 2 et un tableau de bord 4. De façon usuelle, le siège de pilote 2 comprend une assise 26 et un dossier 24 qui peut pivoter entre une position de pilotage redressée et une position de repos inclinée vers l'arrière.

Pour faciliter la description de ce poste de pilotage, un axe de référence 1 est défini qui correspond à la ligne de visée du pilote installé dans le siège de pilote 2 en position de pilotage redressée telle qu'illustrée sur les figures 1 et 2. Lorsque le siège est ainsi en position redressée, l'axe de référence est sensiblement orthogonal au dossier 24. On définit également un plan de référence contenant l'axe de référence 1 et un axe vertical ; ce plan est parallèle au plan de la feuille de la figure 2. Selon une forme de réalisation, l'axe de référence 1 est sensiblement parallèle à un axe longitudinal de l'aéronef ; le siège du pilote 2 a alors une orientation similaire à celle d'un siège de pilote d'un cockpit traditionnel et le pilote ressent les mêmes sensations que dans un aéronef de l'art antérieur. Selon une forme de réalisation possible, contrairement aux cockpits traditionnels, le siège de pilote 2 est positionné sensiblement au centre du poste de pilotage et le plan de référence partage le poste de pilotage en deux parties sensiblement de même volume. Si le pilote est secondé d'un copilote, ce dernier prend place sur un siège de copilote 5 avantageusement agencé à l'arrière et décalé sur le côté par rapport au siège 2 du pilote ; cet agencement est qualifié d'agencement en tandem avec un décalage latéral ; il est illustré sur la figure 3. Le copilote dispose de préférence d'un tableau de bord 7 ergonomique réglable similaire au tableau de bord 4 du pilote. Le poste de pilotage illustré à la figure 3 comprend de plus une surface 100 de vision pour le pilotage au moins partiellement virtuelle, telle celle révélée par les demandes FR-12 62645 et FR-12 62661 incorporées ici par référence.

Le poste de pilotage comprend également des pédales de palonnier 8 qui sont de préférence mobiles selon la flèche 82 autour d'un axe de pivot orthogonal au plan de référence, que celles-ci soient opérationnelles (c'est-à-dire aptes à commander des gouvernes de direction de l'aéronef) ou qu'elles soient désactivées (leur actionnement n'entraînant dans ce cas aucun changement de direction de l'aéronef ; les commandes des gouvernes de direction étant alors entièrement électriques). Le siège de pilote 2 est monté sur une crémaillère (non visible sur les figures) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de référence 1 afin de pouvoir ajuster la distance entre le siège du pilote et les pédales de palonnier 8 en fonction de la taille des jambes du pilote. Toutefois, la longueur de cette crémaillère est de préférence restreinte (de l'ordre de 10 à 20 cm par exemple) afin de limiter l'encombrement du poste de pilotage ainsi que son impact sur la masse de l'aéronef. Le tableau de bord 4 est monté sur un support articulé 6. Le tableau de bord selon l'invention est courbe et présente de préférence deux courbures : une première courbure dans un plan horizontal (lorsque le tableau est observé en position opérationnelle abaissée) de façon à entourer le siège de pilote 2 afin que le pilote ait facilement accès à tous les boutons du tableau de bord ; une deuxième courbure dans le plan de référence, qui a pour effet de rapprocher le haut du tableau de bord du pilote. Les deux courbures permettent donc au pilote d'être au plus près de l'ensemble de la surface du tableau de bord tout en offrant une surface de visualisation des instruments adéquate par rapport au positionnement du pilote. Le tableau de bord 4 est donc concave pour une meilleure visibilité et une meilleure accessibilité. Dans l'exemple illustré, le tableau de bord 4 est d'un seul tenant et chacune des deux courbures évoquées précédemment suit un arc de cercle dont le centre est dans le plan de référence, de sorte que le tableau de bord est une portion de sphère (dont le centre est dans le plan de référence). De surcroît, le tableau de bord 4 illustré, en forme portion de sphère, est agencé de façon à être symétrique par rapport au plan de référence. Le support articulé 6 comporte, en partie inférieure, une liaison glissière permettant de reculer ou d'avancer le tableau de bord suivant la flèche 62 afin de pouvoir régler la distance entre le tableau de bord et le siège du pilote dans le plan de référence, notamment selon la direction de référence, en fonction de la taille du pilote. À noter que la direction de la flèche 62 forme, dans le plan de référence, avec l'axe (horizontal) de référence 1, un angle de l'ordre de 30° pour l'exemple non limitatif illustré. Le support articulé 6 comporte de plus, également en partie inférieure, une liaison pivot 10 permettant de relever et d'abaisser le tableau de bord 4 suivant la flèche 64. En position relevée, le tableau de bord 4 ne gêne plus l'accès au siège de pilote 2 et le pilote peut aisément prendre place sur son siège puis ajuster la position de celui-ci, notamment selon la direction de référence par rapport aux pédales de palonnier 8, mais aussi en hauteur et en inclinaison de son dossier 24 afin, non seulement de trouver une position confortable, mais aussi et surtout de caler sa ligne de mire sur l'axe de référence. Une fois la position trouvée, le pilote peut rabaisser le tableau de bord 4 par pivotement du support articulé 6 autour de la liaison pivot 10 selon la flèche 64 jusqu'à ce que le tableau de bord soit à une hauteur qui convienne au pilote (en fonction de la morphologie de ce dernier). On constate qu'une partie supérieure du support articulé 6 située au-dessus de la liaison pivot 10 possède une forme découpée en ogive. En d'autres termes, le support articulé 6 comporte un bras rigide plié en un coude coiffant la liaison pivot 10, lequel bras rigide présente un contour extérieur qui dessine une tête d'ogive. Ce bras rigide reprend les efforts du tableau de bord à ses extrémités pour les transmettre à une structure porteuse du fuselage de l'aéronef. Sa forme ogivale, qui rappelle le nez de l'aéronef, peut servir de repère et en ce sens faciliter l'opération de calage susmentionnée (calage de la ligne de mire du pilote sur l'axe de référence). En outre, cette forme ogivale laisse plus de place pour les genoux du pilote. Des moyens de verrouillage du support articulé (non représentés) peuvent être prévus pour bloquer celui-ci dans la position souhaitée. Des moyens de mémorisation de cette position avec un identifiant du pilote peuvent également être fournis pour faciliter et accélérer toute installation ultérieure. Le tableau de bord 4 incurvé est de préférence constitué d'un écran tactile. Compte tenu de la forme et du positionnement optimal du tableau de bord 4, tout point de l'écran est aisément accessible au pilote confortablement installé dans son siège. Le pilote peut ainsi aisément modifier à volonté l'affichage sur l'écran, sans bouger de son siège. Le poste de pilotage selon l'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes vis-à-vis du mode de réalisation illustré sur les figures annexées, dès lors que ces variantes entrent dans le cadre délimité par les revendications ci-jointes.

Par exemple, le tableau de bord peut ne pas être courbe et être composé de plusieurs panneaux plans contigus agencés successivement le long d'un arc de cercle (par exemple centré sur le plan de référence) ou de toute autre courbe. Il peut, en variante, être courbe ou incurvé mais sans suivre un arc de cercle.

Par ailleurs, le support articulé peut comprendre un bras rigide droit (par opposition au bras coudé illustré) de part et d'autre duquel le pilote pourra étendre ses jambes, lequel bras rigide pourrait être articulé en partie basse sur une structure porteuse du fuselage par une première liaison pivot telle celle décrite pour le bras coudé illustré et, en partie haute par une deuxième liaison pivot au niveau de la jonction entre le tableau et le support pour permettre d'ajuster l'orientation du tableau de bord indépendamment de sa hauteur. Le bras coudé illustré est toutefois préféré car il reprend les efforts du tableau de bord en deux points écartés et garantit une plus grande stabilité (avec moins de vibrations) du tableau de bord.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Poste de pilotage d'aéronef comprenant au moins un tableau de bord (4) et un siège (2) pour un pilote, caractérisé en ce que le tableau de bord est d'un seul tenant et est porté par un support articulé (6) permettant au pilote d'ajuster la position du tableau de bord (4) relativement au siège de pilote (2).
2. 2. Poste de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support articulé (6) comporte une liaison pivot (10) permettant d'une part de relever le tableau de bord (4) de façon à faciliter l'accès au siège du pilote et d'autre part d'ajuster sa hauteur par rapport à une assise (26) du siège du pilote.
3. 3. Poste de pilotage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support articulé (6) comprend un bras rigide coudé de forme ogivale, ayant un coude inférieur prolongé par la liaison pivot (10) et deux extrémités supérieures reliées au tableau de bord (4).
4. 4. Poste de pilotage selon l'une des revendications précédentes, présentant un axe de référence (1) et un plan de référence contenant ledit axe de référence et un axe vertical, caractérisé en ce que le support articulé (6) comporte une liaison glissière (62) selon un axe d'avancement du tableau de bord non vertical compris dans le plan de référence.
5. 5. Poste de pilotage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tableau de bord (4), observé dans une position opérationnelle abaissée, présente une première courbure dans un plan horizontal de façon à entourer le siège de pilote (2).
6. 6. Poste de pilotage selon l'une des revendications précédentes, présentant un axe de référence (1) et un plan de référence contenant ledit axe de référence et un axe vertical, caractérisé en ce le tableau de bord (4) présente une deuxième courbure dans le plan de référence.
7. 7. Poste de pilotage selon la revendication 5, caractérisé en ce le tableau de bord (4) suit sensiblement un arc de cercle autour du siège de pilote (2)
8. 8. Poste de pilotage selon la revendication 7, présentant un axe de référence (1) et un plan de référence contenant ledit axe de référence et un axe vertical, caractérisé en ce que l'arc de cercle que suit le tableau de bord (4) est centré sur un point du plan de référence au moins lorsqu'il est dans une position opérationnelle abaissée.
9. 9. Poste de pilotage selon l'une des revendications précédentes, présentant un axe de référence (1) et un plan de référence contenant ledit axe de référence et un axe vertical, caractérisé en ce que l'axe de référence (1) est parallèle à une direction longitudinale de l'aéronef.
10. 10. Poste de pilotage selon l'une des revendications précédentes présentant un axe de référence (1) et un plan de référence contenant ledit axe de référence et un axe vertical, caractérisé en ce que le siège de pilote (2) est monté sur une crémaillère permettant de déplacer le siège de pilote selon l'axe de référence (1).
11. 11. Poste de pilotage selon la revendication 10 comprenant de plus des pédales de palonnier (8), caractérisé en ce que les pédales de palonnier (8) sont disposées à l'avant de la crémaillère de part et d'autre du plan de référence.
12. 12. Aéronef de transport de passagers ou de transport de marchandises, caractérisé en ce qu'il comprend un poste de pilotage selon l'une des revendications précédentes.