Systèmes avioniques

D’une manière générale, un système avionique (civil ou militaire) est l'ensemble des

équipements électroniques et des moyens informatiques à bord d'un avion, satellite ou lanceur

[Moi02]. Les systèmes avioniques disposent, pour réaliser leurs fonctions, de capteurs, de

calculateurs et de logiciels qu'ils exécutent, de bus et d'actionneurs à bord qui définissent les

40 Chapitre 2. Contexte industriel

systèmes réalisant les fonctions avion. L’avionique (ensemble des équipements électroniques et

des logiciels) représente environ 33% du coût d’un avion civil. Dans le domaine militaire, le coût de

l’avionique dépasse même ce ratio d’un tiers du coût global de l’aéronef.

Parmi les systèmes avioniques civils, nous pouvons citer les systèmes ci-dessous (en termes de

fonctionnalités).

− Guidage : il permet la planification et le contrôle de la trajectoire avion (suivi de plan de

vol, tenue de cap, d’altitude, suivi axe radioguidage, etc.) ;

− Pilotage : ce système contrôle des mouvements avion autour de son centre de gravité

(contrôle assiette, facteur de charge, roulis, etc.) ;

− Asservissement des organes de pilotage (gouvernes et moteurs) ;

− Protection du domaine de vol ;

− Interface avion / équipage : il gère des écrans du cockpit, les alarmes ;

− Maintenance ;

− Gestion des moteurs, gestion du carburant, gestion de l’alimentation électrique,

anticollision.

En dehors des systèmes avioniques énumérés ci-dessus, l’avionique militaire se distingue du

civil par les systèmes dits de « mission » qui comportent les systèmes suivants : planification des

missions, gestion des senseurs tactiques, autoprotection, communication liaison de données et

attaque.

Dans ce manuscrit, nous nous intéressons à l’avionique civile. Nous présentons notamment

les systèmes de commande de vol et le système d’Orientation Roues Avant (ORA) dans les

sections suivantes. En effet, certaines parties de ces systèmes ont été utilisées au cours des

expérimentations réalisées dans le cadre de nos travaux.

2.1.1 Systèmes de commande de vol

Les systèmes de commande de vol (CDV), englobant le pilote automatique, ont pour objectif

de piloter l’avion autour de son centre de gravité, de contrôler sa trajectoire. L’avion dispose de

surfaces mobiles disposées sur la voilure et l’empennage. L’empennage est l’ensemble de plans

fixes et mobiles qui assure la stabilité et la gouverne en tangage (profondeur) et en lacet

(direction) de l’avion. La Figure 2.1, ci-dessous, représente les surfaces dites primaires dans

l’A380. Ces surfaces primaires sont composées des ailerons, spoilers, gouvernes de profondeur,

gouvernes de direction, plan horizontal réglable. Elles sont destinées à modifier l’attitude de

l’avion.

2.1. Systèmes avioniques 41

Figure 2.1 : Surfaces de contrôle primaires de l’A380

Le pilote dispose de commandes dans le cockpit qui lui permettent de commander l’attitude

et la trajectoire de l’avion. Ces commandes incluent les mini manches (ou sidesticks), le

palonnier, le levier des aérofreins, les boutons d’équilibrage latéral (lacet) et profondeur

(tangage) et le bandeau du pilote automatique. Dans le cas de l’A380 (Figure 2.2), les

informations provenant de ces organes de pilotage sont traitées par six calculateurs appelés

calculateurs de commande de vol primaires (FCPC – Flight Control Primary Computer).

Les calculateurs calculent l’angle à appliquer aux surfaces primaires afin de répondre à la

demande du pilote. Ces calculateurs prennent en compte un certain nombre de paramètres liés à

la configuration (tels que la masse et le centrage) de l’avion et à son environnement pour

synthétiser les ordres. Ils ont aussi une fonction de protection qui limite les trajectoires de

l’avion dans le domaine de vol.

Commandes de vol primaire

Ailerons

Spoilers

Gouvernes de

direction

Gouvernes de

profondeur

Plan horizontal

réglage

42 Chapitre 2. Contexte industriel

Figure 2.2 : Organes de pilotage primaires de l’A380

2.1.2 Système d’Orientation Roues Avant « ORA »

Le système « ORA » fournit les moyens de contrôle de direction au sol afin de permettre les

mouvements latéraux de l’avion. La figure ci-dessous présente un schéma mécanique du train

avant d’un avion de type A330-340. Ce système est hébergé dans le calculateur BSCU (Braking

and Steering Control Unit) qui gère l’alimentation et les actionneurs hydrauliques en fonction

des signaux électriques d’entrée. Les commandes d’orientation proviennent en priorité des

volants actionnés par le pilote ou le copilote. Chacun de ces deux opérateurs a un contrôle total

sur l’ensemble des mouvements des roues avant. Par ailleurs, les ordres de commandes peuvent

aussi provenir (avec un débattement limité en fonction de la vitesse) des pédales de gouverne ou

du système de pilote automatique à travers les calculateurs FCPC (Flight Control Primary

Computers).

Le BSCU commande les valves hydro-électriques montées sur la jambe de train avant. Ces

valves contrôlent les fluides actionnant les vérins de direction. Deux capteurs de position

transmettent les informations sur la position des roues au BSCU : un pour les commandes et un

Informations

primaires

Panneau

de contrôle

des CDV

Bandeau du

pilote

automatique

Mini-manche

Informations du

système de CDV

Boutons d’équilibrage

latéral et en profondeur

Levier des

aérofreins

Palonnier

2.1. Systèmes avioniques 43

pour le monitoring. Le BSCU surveille aussi le mouvement ordonné par la servovalve

(commande électrique). Lorsqu’il détecte un mouvement incohérent, il isole l’hydraulique,

désactive le contrôle du mouvement et configure les roues pour le remorquage.

Figure 2.3 : Roues avant d’un avion de type A330-340

Les principales fonctionnalités du BSCU liées au système ORA permettent de :

− Contrôler l’angle de braquage des roues en fonction de l’axe de l’avion lors de ses

mouvements au sol.

− Calculer les ordres provenant des volants ou des pédales du palonnier (pilote ou copilote)

en fonction de la vitesse de l’avion.

− Rendre possible le remorquage en désactivant l’alimentation hydraulique.

Vérin de traction

Contre fiche

Vérin de verrouillage bas

Contre fiche

Ressorts de verrouillage bas

Vérin de direction

Axe de roues

Point remorquage

Jambe de train

Compas de train

Emboitement

principal

44 Chapitre 2. Contexte industriel

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