Chapitre 1. Analyse de l’activité : la phase de descente sur l’aéroport international de Rio
1.4.3 Naviguer : suivre une trajectoire
Le pilote en fonction est également en charge de l’activité de navigation de l’avion. Il s’agit à tout instant de savoir où il se situe dans l’espace, où il devrait être, où est le relief et où sont les obstacles. L’arrivée au sein des cockpits des centrales à inertie (instrument de mesure de l’orientation, la position et la vitesse d’un mobile) complétée plus tard par le GPS a grandement simplifié la tâche de navigation au sein des cockpits.
Historiquement, la tâche de navigation se faisait par instruments radioélectriques, par estimation systématique (« navigation grille » par calcul sur les cap, vitesse et temps) suivant les techniques de navigation astronomique. Aujourd’hui, les pilotes sont dotés du Navigation
Display (ND, Figure 10).
Figure 10 : Ecran de visualisation des paramètres de route (Navigation Display, ND) de Boeing 747-40016
14 Dans le cas de la descente sur l’aéroport de Rio de Janeiro, des contraintes d’altitude et de vitesse sont présentes tout au long de la descente.
15 Voir glossaire
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Le Navigation Display est utilisé pour représenter :
• la route suivie : le trait magenta, la position de l’avion par rapport à la route est représentée par le triangle blanc au centre de l’écran ;
• les points de passage (waypoints17) : les noms sont affichés sur la route, le prochain point de passage est affiché dans la partie supérieure droite avec le temps et la distance avant passage vertical ;
• le cap : affiché numériquement en haut de l’écran et les différentes consignes ayant trait au cap affichées sur la rose (graduée en degrés) dans la partie supérieure de l’écran ;
• la vitesse air réelle, la vitesse et le sens du vent et la vitesse sol (vitesse air réelle – vitesse du vent) en résultant dans la partie supérieure gauche ;
• des informations sur les moyens de navigation radio, affichés en bas à droite et à gauche, en vert : nom (trigramme) des stations au sol identifiées et la distance mesurée les séparant de la position actuelle de l’avion (Distance Measuring
Equipment, DME) ;
• des informations météorologiques et de relief, en surimpression.
Le ND est le moyen à disposition des pilotes afin de superviser le bon suivi de la trajectoire. Cette trajectoire provient elle-même du Flight Management System (FMS), l’ordinateur de bord, au sein duquel la trajectoire tant sur le plan horizontal que vertical a été enregistrée par les pilotes préalablement au vol, en utilisant une interface physique disponible pour chaque pilote sur la zone centrale du cockpit, le MCDU (Multi Control Display Unit, voir Figure 11). Les points de passage et les contraintes éventuelles de passage (vitesse, altitude) sont renseignés et le FMS peut être activé pour suivre automatiquement le plan de vol.
Figure 11 : Panneau de contrôle (MCDU) de l’ordinateur de bord (Flight Management System)18 La navigation tout automatique est le dernier degré d’assistance. Pour un contrôle plus manuel, le cockpit est équipé d’un système contrôlant le guidage de l’avion, le FCU (Flight
17 Voir glossaire
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Control Unit chez Airbus, Mode Control Panel, MCP chez Boeing, voir Figure 12) : ce système
permet de donner des consignes de navigation (vitesse, cap, vitesse verticale, altitude) à l’avion. Le pilote automatique prend alors le contrôle des commandes de vol et de la poussée (autopoussée) pour satisfaire les contraintes fournies par l’équipage. Suivant les avionneurs, les modèles d’avions, les phases de vol, plusieurs modes de contrôle sont distingués pour permettre par exemple une accélération ou une descente plus ou moins rapides.
Figure 12 : Exemple de panneau de guidage (Flight Control Unit ou Mode Control Panel) 19 Deux types de modes de vol sont à distinguer :
• le pilotage à vue (VFR, Visual Flight Rules), qui s’effectue dans les conditions dites VMC (Visual Meteorological Conditions), premier niveau de qualification dans l’aviation générale ;
• le pilotage aux instruments (IFR, Instrument Flight Rules), qui s’effectue dans les conditions dites IMC (Instrumental Meteorological Conditions), mais qui peut également s’effectuer en VMC.
Les conditions météorologiques impactant la visibilité sont le facteur discriminant entre ces deux types de pilotage : en conditions dites IMC (Instrumental Meteorological Conditions), à visibilité extrêmement réduite, seul le pilotage aux instruments est autorisé. Une formation et une certification particulières à ce type de pilotage sont nécessaires.
Les automatismes ont créé une perméabilité entre les activités de pilotage et de navigation : ainsi le directeur de vol (Flight Director) affiché sur le PFD est une assistance indiquant l’assiette et le tangage idéaux calculés par le pilote automatique suivant les consignes de trajectoire communiquées. Comparé à la maquette de l’avion qui représente l’attitude de l’aéronef, il donne une indication sur l’écart à l’idéal calculé automatiquement. Lorsque le pilote automatique est engagé, le directeur de vol est ainsi confondu avec la maquette de l’avion. Cet outil est particulièrement utile en phase d’atterrissage.
L’ILS (Instrument Landing System) est un équipement dont ne disposent pas tous les aéroports et qui fournit aux avions des informations de guidage sur les plans horizontal et vertical. Son suivi, en condition dite nominale, non-dégradée, permet une descente sur le plan et l’axe d’approche définis par la procédure du terrain d’arrivée. Lors d’un atterrissage automatique, le pilote automatique suivra le guidage. Lors d’un atterrissage manuel, les pilotes auront la possibilité d’utiliser le directeur de vol en faisant en sorte, en maniant le manche à balai et éventuellement le palonnier, d’aligner la maquette de l’avion sur le directeur de vol. Aujourd’hui certaines compagnies aériennes préconisent à des fins de maintien de l’expertise de régulièrement désactiver cette assistance afin de procéder à des atterrissages à vue.
Des informations de plus en plus complètes sont fournies quant à l’environnement extérieur et des alarmes peuvent résonner en conséquences : par exemple, le GPWS (Ground
19 http://www.cpflight.com/sito/dettagli/mcp737.asp
Les afficheurs digitaux sont contrôlés par les molettes situées en-dessous. La course est une consigne de trajectoire indiquant une consigne de tangente (en degré) pour le franchissement du prochain point de passage. « IAS/Mach » correspond à la consigne de vitesse : Indicated Air Speed (consigne de vitesse air en nœuds) ou en pourcentage de Mach (vitesse du son). « Heading » est la consigne de cap, « altitude » celle d’altitude et « vertical speed » celle de vitesse verticale.
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Proximity Warning System) informe les pilotes de leur position par rapport à la verticale du sol et
émet des alarmes en cas de situation à risque.
Sur le terrain de Rio de Janeiro, la tâche de navigation est importante compte tenu du relief environnant. L’accident du vol 965 American Airlines en décembre 1995 en Colombie est une illustration de l’importance de l’activité de navigation dans un cadre hautement automatisé. En approche nocturne sur l’aéroport de Cali, une mauvaise compréhension avec le contrôle aérien mène les deux pilotes à se plonger dans les cartes d’approche. A la reprise du contrôle de l’avion, ceux-ci ne se repèrent plus dans l’espace et empruntent la vallée parallèle à celle menant à l’aéroport. La mauvaise reconfiguration du FMS leur est fatale et l’avion heurte la montagne sans qu’ils aient eu le temps d’identifier la menace.