SECURITE AERIENNE... OU MARKETING ?

La hauteur de décision (H.D.)

Où en sommes-nous après plus de quarante-six ans ? En 1977 et sans doute encore pour longtemps, tout avion de ligne, qu'il soit ou non certifié avec un système d'atterrissage automatique des plus sophistiqués, reste tributaire d'une " hauteur de décision " à laquelle le commandant de bord doit d'après ce qu'il voit à l'extérieur, décider si l'atterrissage doit être poursuivi, ou s'il faut remettre les gaz.

Cette HD est le fondement de tous les règlements mondiaux en matière d'atterrissage dits "tous temps ", la, sécurité finale de l'opération reposant sur la possibilité de remonter sur une trajectoire garantissant des marges suffisantes par rapport aux obstacles (en cas de défaut de l'ILS ou du système de pilotage à bord).

La HD réglementaire étant d'autant plus basse que les moyens de radioguidage au sol et de pilotage à bord sont réputés plus précis, on imagine les surenchères et les rivalités industrielles nationales des Etats. On en est à autoriser des hauteurs si basses que le pilote peut à peine reconnaître si ce qu'il voit sous ses roues ressemble ou non à une piste ; il doit alors prendre une décision quasi instantanée.

Les conditions de visibilité rencontrées dans ces cas limites peuvent être gratifiées d'exceptionnelles, et leur durée est généralement assez courte. Cette réflexion amène quelques questions :

• Les frais très importants à engager pour le matériel sophistiqué nécessaire tant au sol qu'à bord sont-ils compensés par les économies sur les retards ou déroutements ?
• Ce matériel apporte-t-il une contribution à la sécurité et à la régularité dans le cas général où la visibilité est " aéronautiquement " suffisante?
• Les sommes engagées seraient-elles plus rentables si l'effort portait sur d'autres chapitres ? (Par exemple : pièces de rechange, mécaniciens aux escales, personnel et matériel pour améliorer les conditions d'embarquement, etc.).
• Existe-t-il d'autres moyens que les systèmes actuellement en vente et certifiés ?

Les réponses ne sont pas simples, car il ne faut oublier aucun paramètre et ne pas se tromper sur la valeur de chacun, que la nature de l'exploitation peut faire varier (par exemple le cas d'Air-Inter en concurrence directe avec les transports de surface).

Pour affaiblir l'argument de dépenses excessives à engager sur des systèmes " auto land " (atterrissage automatique) dont les performances ne sont nécessaires que très rarement, certains constructeurs ont cru malin de faire pression sur les administrations ou les directions dé compagnies pour obliger les pilotes à utiliser ces systèmes même lorsqu'il n'y en a nul besoin... et aussi pour " donner confiance " aux pilotes. C'est oublier la grande majorité des cas où c'est tout simplement impossible, soit parce que la piste utilisée ne dispose pas de moyen de guidage de la qualité nécessaire (ou en est dépourvue), soit parce que les conditions rencontrées excèdent les limitations de l'auto-land (la limitation manuelle vent de travers, par exemple, est supérieure à celle du pilote automatique).

Pour cette majorité des cas, les pilotes doivent garder leur entraînement, déjà maigre pour ceux qui font du long-courrier et parce qu'il faut "partager" les atterrissages entre les deux pilotes. L'utilisation inutile de l'auto-land réduirait cet entraînement sans profit pour personne, pas même les constructeurs de ce matériel dont l'usure est à peu près identique qu'il soit utilisé ou non.

La question de savoir si le système nécessaire à résoudre quelques cas particuliers aura des conséquences bénéfiques sur la sécurité et la qualité de l'exploitation quotidienne est pour nous, pilotes, la plus importante.

Les systèmes auto-land ayant mis en évidence certains défauts des ILS, cela a permis d'améliorer ceux-ci, de sorte que l'approche manuelle s'en trouve facilitée.

D'autre part, comme ils nécessitent des radiosondes plus fiables et plus précises, nous, pilotes humains, en avons partiellement bénéficié (" partiellement ", car on a sciemment réduit les graduations de sorte que la précision de lecture est dix fois moindre que celle dont l'instrument est capable).

Mais les autres instruments de pilotage n'ont nullement bénéficié de progrès comparables. On objectera sans doute que le directeur de vol en a bénéficié. Oui, mais cet instrument est un semi pilote automatique qui donne au pilote les ordres simples d'exécution qu'auraient aussi bien - ou mieux - exécuté les servocommandes.

Dans tous les cas où le pilote automatique n'est pas utilisable (pas d'ILS disponible), on doit être débrayé (si un élément de l'ILS ou de l'installation à bord n'atteint pas les performances de certification) ou bien si les conditions de vent excèdent ses possibilités (vont de travers, ou gradient de vent), le pilote humain se retrouve toujours avec sa même planche de bord classique dont les insuffisances ont été maintes fois dénoncées, non seulement par les pilotes (voir par exemple Icare, n°52, Hiver 1969, n°58, Salon 71: n°64bis, Salon 73, n°72, Salon 75), mais aussi par des services officiels à l'occasion d'accidents.

Une étude économique officielle, se référant à une statistique de "World Airline Accident Summary", relève pour les seuls modèles d'avions Boeing 727 et 747, Douglas DC 9 et DC 10 et Lockheed 1011, depuis leur mise en service jusqu'à 1973 (et la situation n'a aucune raison de s'améliorer) 18 accidents pouvant être attribués à une "difficulté d'appréciation de la situation" dans la partie visuelle de l'approche (ceci sur une flotte de 1245 avions). Ces accidents ont causé 147 morts, 129 blessés graves, la destruction totale de 6 avions et des dégâts très importants à 10 autres.

Sur ces 18 accidents il est reconnu que 10 sont directement liés à l'insuffisance des instruments.

Le bilan économique estime à 2 % de la valeur de la flotte considérée les sommes perdues à la suite de ces accidents le prix des vies humaines étant inestimables.

Pour nous, " difficulté d'appréciation de la situation " et " insuffisance des instruments " ont la même signification, car les instruments doivent précisément permettre d'apprécier la situation dans toutes les phases du vol.

Or les principes mêmes utilisés par les instruments classiques de planche de bord, comme d'ailleurs ceux des " monstres " électroniques promis à les remplacer, les rendent complètement inaptes à ce rôle

A la Hauteur de Décision (la décision pouvant souvent intervenir plus tôt que la HD minimum autorisée) il faut pouvoir, tout en regardant dehors, continuer :

• d'assurer la sustentation de l'avion,
• de vérifier, continuellement, que la trajectoire aboutit au point visé sur la piste,
• de s'assurer que cette trajectoire se situe :

• d'une part sur la pente convenable (trop basse, la marge avec les obstacles serait trop faible; trop haute, la vitesse de descente serait incompatible avec l'arrondi normal d'un avion lourd),
• d'autre part dans l'axe de la piste (au moins en courte finale, de façon à pouvoir maintenir cet axe pendant le roulement après l'atterrissage).

De plus, lorsque la HD autorisée est si basse qu'elle est quasi inexistante, les instruments doivent fournir les informations ci-dessus avec une précision et une rapidité équivalentes à celles des (bonnes) informations visuelles, et suppléer à l'insuffisance de ces dernières.

Par exemple une information de roulis précise doit rester continuellement disponible jusqu'àprès le contact des roues.

Enfin la transition doit être éliminée, c'est-à-dire que les références de pilotage ne doivent pas être modifiées au moment où l'information visuelle directe prend en partie, ou en totalité, le relais de l'information instrumentale, de façon à ne pas demander de changement de processus mental.

Ceci suppose :

• Que la nature de l'information est semblable,
• Que les déplacements, vus de l'œil, sont de même grandeur,

• que l'œil n'a pas à " accommoder " pour une autre distance

On voit aussitôt que de tels instruments seraient utilisables en toutes conditions de la même façon, ce qui supprimerait l'entraînement particulier nécessité par l'instrumentation classique en conditions " tous temps ".

Reportons-nous aux besoins principaux énoncés plus haut, et voyons comment l'instrumentation classique tente d'y pourvoir :

• La sustentation est connue par le biais d'un paramètre indirect qui est la vitesse indiquée (en anglais IAS... en français " le Badin "). Malheureusement cela n'a pas grand' chose à voir avec la sustentation : par exemple, dans une ressource tant soit peu brutale à grande vitesse, on a vu des avions " décrocher ". C'est l'angle l'attaque (ou incidence) de l'aile qui est le paramètre de référence, et pour maintenir cet angle à une valeur choisie pour une phase de vol donnée il faut calculer la vitesse correspondante, laquelle varie avec la masse, les accélérations, les braquages de volets... d'où risques d'erreur et imprécision obligeant à prendre des marges de sécurité importantes.
• La trajectoire, dans le plan vertical, n'est indiquée par aucun instrument traditionnel. Tout au plus, si celle-ci est stabilisée, peut-on l'estimer par un calcul approximatif déduit des indications du " badin " et du " vario " (le variomètre, qui indique la vitesse verticale, et dont le temps de réponse est trop grand). Le pilote en est réduit à observer les fluctuations du variomètre pour savoir - à posteriori - si sa trajectoire a varié. ,Pour agir sur cette trajectoire, le pilote n'a qu'un moyen indirect : l'assiette (qui est l'angle de cabré ou de piqué de l'avion par rapport à l'horizon). Faute de mieux, cette " assiette " est devenue le paramètre fondamental du pilotage aux instruments, bien qu'il n'ait en lui-même aucun intérêt : pour s'en convaincre, il suffit de regarder un avion comme le Concorde par exemple en cours d'approche (voir photo). L'avion se présente très cabré, pourtant à basse vitesse il est en descente (pour cette même assiette, mais à grande vitesse, il serait en montée). Par contre, dans le plan horizontal, il est possible de connaître la trajectoire si l'avion est équipé d'une mesure de dérive précise.

• La pente : Là encore, l'instrumentation traditionnelle est très pauvre. S'il existe un glide d'lLS, on peut reconnaître sa position par rapport au plan particulier de ce glide-path, et à condition de n'en être pas trop écarté, sinon l'aiguille vient en butée et ne donne plus qu'une indication " au-dessus " ou " au-dessous ". Il n'y a aucun moyen direct de connaître sa pente par rapport à un point quelconque (un appareil simple basé sur le calcul de l'altitude à laquelle on doit se trouver sur une pente donnée, à une distance mesurée par DME, avait été suggéré par un pilote et construit. Les résultats étaient bons, mais, cela ne coûtant pas cher, il n'y eut aucune suite).

• L'axe de piste est indiqué par l'aiguille du localiser de l'ILS, ou par un " radial VOR " (s'il existe un émetteur dans l'axe) mais avec moins de précision. Il n'existe pratiquement plus de radiophares type " Range " (sauf le système VAR qui serait encore en service en Australie).

Le localizer de l'ILS, présente, comme le glide, la contrepartie de sa précision : on peut mesurer un écart faible dans un pinceau étroit, au-delà c'est " tout ou rien ", l'aiguille est en butée.

Il est bien connu que, lorsque la visibilité est bonne et s'il n'y a pas de problèmes dus au vent et à la turbulence, tout avion peul être posé manuellement et à vue sans difficulté. C'est donc la preuve que ce qui est vu dans le pare-brise contient toutes les informations nécessaires de guidage et de stabilisation du pilotage, en particulier dans la dernière partie de l'approche qui est la plus difficile à réaliser sans visibilité en pilotage manuel utilisant les instruments classiques, ou en pilotage automatique.

Les raisons pour lesquelles les images vues dans le pare-brise contiennent toutes les informations ont été données dans Icare n°58 du Salon 1971, " La Cueillette des olives... et l'atterrissage tout temps "), et nous prions le lecteur intéressé de s'y reporter.

Mais il est bien évident que, lorsque la visibilité se détériore, certaines des informations visuelles deviennent plus imprécises, et disparaissent.

Par exempte l'horizon naturel, qui sert de référence de pente, disparaît très vite. On " estime " alors sa position au point de convergence des bords visibles de la piste (fig. 1). Mais il est évident que, si l'on n'en voit pas une longueur suffisante, cette situation sera très imprécise. Enfin on ne dispose toujours d'aucune mesure angulaire sous l'horizon. Il faut donc qu'en phase transitoire une information instrumentale prenne le relais des informations défaillantes.

qu'il convient d'appliquer à une nouvelle génération d'instruments sont basés sur des lois aérodynamiques ou physiques connues depuis fort longtemps, mais qu'il faut utiliser correctement. - La sustentation est déterminée par l'angle d'attaque ou incidence de l'aile - c'est donc ce paramètre qu'il faut préférer à la vitesse. - La trajectoire est déterminée simplement par la direction d'où vient le vent relatif... on serait tenté de dire " par définition ". Supposez qu'un beau matin vous soyez transporté en Corée (vous savez, " le pays des matins calmes ") et que vous fassiez un petit tour de bicyclette : vous sentirez le vent arriver sur la figure, bien que le vent, à l'arrêt, soit nul. Mais si vous êtes capable de pédaler, assis sur le guidon, en roulant à l'envers, vous sentirez du vent vous arriver derrière les oreilles : vous roulez, par définition, dans la direction d'où vous sentez venir le vent.

L'angle d'attaque (incidence) est tout simplement l'angle formé entre la direction du vent relatif à l'avion et celle d'une référence fixe, choisie sur l'avion (la corde de l'aile, ou l'axe du fuselage, si l'aile a un calage fixe).

Cet angle va nous donner deux informations fondamentales : celle de la sustentation et celle de trajectoire.

Encore faut-il que le pilote puisse exploiter ces informations. On peut imaginer d'installer sur le tableau de bord un instrument montrant cet angle. Cela s'est fait avec différentes présentations : par exemple, les premiers Boeing 707 avaient un index se déplaçant devant une graduation spéciale du badin. Mais c'est pratiquement inutilisable et ne donne pas cette information directe du point où aboutit la trajectoire sur la piste.

une des toutes premières mesures de l'incidence...

Le seul moyen logique est un système optique approprié (collimateur) reproduisant à la même échelle le déplacement angulaire du détecteur d'angle d'attaque (une simple girouette d'axe horizontal convenablement placée sur l'avion par exemple) et montrant ainsi un repère lumineux dans la direction où va l'avion. Ce repère s'appelle le " vecteur-vitesse " (air) qui montre la trajectoire de l'avion par rapport à la masse d'air dans laquelle il vole. Nous le qualifions de " bon côté " de l'angle d'attaque (fig. 2), par opposition à l'autre côté que nous appelons le " fixe-avion " et qui est tout juste bon à servir d'index de mesure de l'angle... mais que, faute de mieux, on s'obstine à piloter et à faire piloter aux pilotes automatiques (... pourtant mon petit doigt m'a chuchoté que certain constructeur français serait en train de copier la méthode du collimateur, mais pour une fois on ne le grondera pas, au contraire !).

La direction d'origine du " mauvais côté " n'a plus aucun intérêt : on pilote ce qu'il faut, c'est-à-dire directement la trajectoire, ce qui a des conséquences déterminantes pour la sauvegarde des vies humaines.

Ce terme est utilisé chaque fois que la composante de vent, le long de la trajectoire d'un avion, varie. L’avion, du fait de son inertie, tend à garder sa vitesse par rapport au sol, de sorte que c'est sa vitesse indiquée (badin) qui change la première : pratiquement d'une quantité égale à la variation de la composante de vent. Cela se produit soit par rotation de la direction du vent, accompagnée généralement d'une variation de sa vitesse ou de mouvements verticaux à proximité de cellules orageuses, mais le plus souvent, il s'agit d'un " gradient vertical " où la force du vent varie avec l'altitude, les couches de vent glissent en quelque sorte les unes sur les autres, d'où le terme anglais de " wind shear ".

Ce qui nous intéresse ici ce sont les effets produits sur un avion, et pourquoi les pilotes humains " affligés " des instruments traditionnels, aussi bien que les pilotes automatiques qui agissent sur les mauvaises références, réagissent mai et trop tard aux effets des gradients de vent.

Essayons de comprendre simplement pourquoi. Soit un avion qui, à une certaine hauteur H, vole à un badin de 150 kt, face à une composante de vent de - 30 kt. Sa vitesse-sol sera évidemment égale à 120 kt (figure 3).

Supposons cet avion en descente normale maintenant une poussée et une assiette données, et qu'arrivé au niveau H₀, 300 pieds plus bas, il n'y ait plus de vent. Que se passe-t-il ? Par inertie l'avion conserve sa vitesse-sol : 120 kt, mais comme il n'y a plus de vent, son badin sera descendu à la même valeur de 120 kt.

Dans le cas où l'assiette est maintenue, la vitesse décroissant, la portance qui est proportionnelle au carré de la vitesse décroît, l'avion " s'enfonce " un peu plus vite (le variomètre ne s'en apercevra que plus tard) ce qui augmente l'angle initial et. et fait descendre un peu plus le " bon côté " de l'angle d'attaque. L'augmentation de celui-ci ne compense pas la perte de portance due à la régression de vitesse, car il se produit un phénomène cumulatif : dès que la trajectoire s'incurve vers le bas, l'avion atteint de plus en plus vite les couches de vent faible de sorte que la régression de badin est de plus en plus rapide. La trajectoire a la forme de la courbe en pointillé de la figure 3.

Il n'existe qu'une seule parade immédiate : empêcher la trajectoire de descendre davantage.

Or c’est précisément ce que l'on fait tout naturellement quand on pilote directement le vecteur-vitesse, au lieu de piloter l'assiette.

Cela ne va pas empêcher la régression de badin ? Bien sûr, mais ce n'est pas le plus important : nous verrons que dans la plupart des accidents dus à ce phénomène, la vitesse est toujours restée nettement au-dessus de la vitesse de décrochage.

Bien sûr aussi, rien n'empêche de remettre les gaz, au contraire : l'action est même facilitée par l'observation du " fixe-avion " dont nous avons parlé. Dès qu'on le voit passer au-dessus du vecteur-vitesse, c'est que l'angle d'attaque augmente au-dessus de la valeur prévue et cela commande le réflexe d'augmenter la poussée.

Essayons d'estimer l'ordre de grandeur de cette. poussée. A 120 kt de vitesse-sol sur une pente de 5 % (moyenne des pentes d'ILS) la vitesse de descente est de 0,05 x 120 = 6 kt. En faisant les conversions d'unités on trouve que 1 kt équivaut à 100 ft/mn. La vitesse de descente est donc 600 ft/minute, et l'avion mettra 30 secondes pour descendre de 300 ft. S'il a perdu 30 kt de vitesse-badin, la régression est donc de 1 kt/seconde. Pour conserver celle vitesse, il aurait fallu accélérer la masse de l'avion à ce même taux de 1 kt/seconde. Or, quand l'avion descend, la composante de la pesanteur sur sa trajectoire " aide " ses moteurs d'une valeur de 5 % de g soit 0,05 x 9,81 ou environ 0,5 m/sec².

Mais 1 kt/sec = 1852 / 3600 m/sec par seconde ou environ 0,5 m/sec également.

Autrement dit, la poussée à ajouter, à condition de n'avoir pas laissé s'incurver la trajectoire, est de l'ordre de grandeur de celle qu'il faudrait pour remettre l'avion en palier, dans la même configuration (train et volets).

C'est donc déjà important, mais, si l'on a laisse descendre la trajectoire (à cause du retard, on relève parfois des varios dépassant le double, voire le triple de la valeur normale sous l'effet du gradient, au moment où l'on peut lire l'instrument), la régression de badin étant plus rapide, on atteint très vite des valeurs d'accélération que même la poussée de décollage est incapable de communiquer à l'avion.

L'explication simple ci-dessus se réfère à un cas assez courant où le vent debout décroît (par suite du frottement au sol, par exemple).

L'effet inverse se produit lorsque l'avion rencontre en début. d'approche un vent arrière qui décroît pendant la descente : la.vitesse-badin croît parce que l'avion tend par inertie à garder sa vitesse-sol élevée. Il faut alors réduire les moteurs pour diminuer le badin " joufflu " qui tend à faire passer l'avion au dessus de sa pente de descente. Ceci conduit à des atterrissages longs et trop rapides qui amènent parfois des accidents par dépassement de la piste, surtout quand celle-ci est glissante.

Un cas de gradient plus dangereux se rencontre lorsque ce gradient de vent arrière décroissant cesse brusquement à une certaine hauteur (et parfois même conduit à un vent de face donnant dans les très basses couches un gradient de premier type). On se trouve alors avec une assiette en piqué et moteurs réduits à un moment où il faudrait soudain ajouter une poussée importante.

Mais dans tous les cas l'effet sera minimum si la trajectoire est maintenue et si le contrôle continu de l'angle d'attaque permet d'ajuster immédiatement la poussée.

Nous citerons en exemple deux accidents où le gradient de vent a été une cause déterminante, l'un en approche manuelle, l'autre en approche automatique avec automanettes.

L’accident du 24 juin 1975 à New York

Ce jour-là, un Boeing 727 en approche sur la piste 22L de Kennedy s'écrasait sur Rockaway Boulevard avant la piste, ayant subi un fort gradient de vent dû à un orage jouxtant l'axe d'approche. 113 de ses occupants sur 124 furent tués.

La grande revue Aviation Week & Space Technology ayant consacré au moins neuf articles à cet accident (sans compter un abondant courrier des lecteurs) et publié in extenso le rapport d'enquête du NTSB (National Transportation Safety Board) réparti sur 3 numéros, on est assez bien informé sur ce qui s'est passé (voir numéros du 28 juin 1976 p. 75; du 12 juillet p. 61 et 2 août p. 59).

Nous n'allons pas vous infliger une analyse détaillée de ce rapport, mais relever seulement quelques points significatifs :

- La trace de l'enregistreur de vitesse (les photocopies ont été publiées) montre que pour une V_ref (1) de 131 kt, un minimum fugitif de 122 kt a été atteint, remontant vers 129 kt environ 3 secondes avant l'arrêt de l'enregistreur (dont l'enquête a déterminé qu'il s'était arrêté 2 secondes 9 après l'impact initial). Il est navrant de constater que l'avion a toujours eu une vitesse suffisante pour voler et qu'il aurait pu rester sur sa trajectoire si seulement les pilotes avaient eu un moyen pour la visualiser.

- l’enregistreur de conversation a été récupéré et a permis de préciser certains faits. En particulier, l'approche était exécutée manuellement par le copilote (et celui-ci devait s'appliquer, car c'était pour lui un vol de contrôle annuel). Un peu avant 400 ft, le captain a annoncé la ligne d'approche en vue et demandé à son pilote de rester aux instruments. La réponse qu'il restait aux instruments a été dûment enregistrée, ce qui n'empêche pas le NTSB de l'accuser d'avoir " probablement " regardé au dehors et perdu le contrôle des instruments !

- Des essais au simulateur ont été entrepris, en simulant les conditions de gradient estimées ou recalculées d'après les traces des enregistreurs.

Pour 54 approches exécutées par des pilotes prévenus et avec des vitesses majorées (140 à 145 kt, 18 se sont terminées de la même façon dans la ligne d'approche.

- Et voici quelques conclusions du rapport :

• Les pilotes n'ont pas contrôlé leurs instruments jusqu'à ce qu'un atterrissage en sécurité soit assuré

• Le commandant n'a pas utilisé tous les instruments disponibles.

• Le copilote n'a pas fait d'annonces à haute et intelligible voix quand une situation dangereuse a été rencontrée.

Sans commentaires!

L'accident de Boston (voir rapport dans Aviation Week 7 et 14 avril 1975).

Le 17 décembre 1973, un DC 10 effectuait une approche automatique, avec les deux systèmes d'automanettes embrayés. La visibilité transmise était de 1300 m, ce qui fut indirectement confirmé par un pilote en attente de décollage. qui a déclaré avoir vu le DC 10 émerger du brouillard " à moins d'un mille nautique ". L'enquête a montré qu'il existait une composante de vent de 23 kt arrière et de 26 kt à gauche à 1 000 ft diminuant rapidement au-dessous de 500 ft pour tomber à 4 kt debout et 2 kt gauche sur le sol.

Le glide-path de l'ILS de la piste utilisée n'était " certifié " que jusqu'à 200 ft, ce qui obligeait à débrayer le pilote automatique à cette hauteur.

Vers 200 ft, le pilote assis à droite aperçut le premier la ligne d'approche à droite, et " peu après " le commandant débraya le pilote automatique pour s'aligner sur l'axe de piste en pilotage manuel (et aussi parce qu'il y avait la certification du glide seulement jusqu'à 200 ft), mais il laissa les systèmes automanettes engagés.

A l'annonce de la hauteur de décision, le commandant augmenta la poussée en surpassant l'action des automanettes, car il se savait bas (la piste était en vue), puis une seconde fois en accentuant le surpassement tout en tirant sur le manche, mais sans pourvoir empêcher l'avion de continuer à s'enfoncer jusqu'à heurter la ligne d'approche, puis un remblai séparant le port de l'aérodrome.

Le dépouillement des enregistreurs a montré un comportement du pilote automatique conforme à ce qu'il fallait en attendre dans les conditions de gradient annoncées. D'abord assiette un peu plus en piqué ( + 1°3 au lieu de + 4°2) et taux de descente un peu élevé -911 ft/mn au lieu de -770 ft/mn pour compenser le vent arrière, puis, l'avion ayant acquis une vitesse inertielle égale à sa vitesse propre majorée du vent, réduction importante de la poussée (52 % contre 76 % de N1) pour s'opposer à l'augmentation de badin. Ce badin fort et la tendance à passer au-dessus du glide avaient contribué à faire prendre par le pilote automatique une assiette trop en piqué. De plus, la forte dérive droite due au vent venant de gauche avait amené le pilote automatique à prendre un cap de 8 à 10° à gauche de l'axe de la piste, de sorte que lorsque le vent à diminué rapidement, l'avion s'est retrouvé à gauche de l'axe (34 m, donc à l'extérieur de la bordure de piste).

Ainsi, au moment du débrayage, le pilote automatique avait placé l'avion dans une situation dangereuse, trop en piqué (environ 3°5), moteurs réduits, et à gauche de l'axe. De plus il était " trimmé " trop à piquer.

L'enquête a montré que loin d'être prématuré (comme on en retire l'impression tout au long de la lecture du rapport) le débrayage effectif n'est intervenu qu’à 84 ft.

Des essais apparemment sérieux ont été faits sur un simulateur de DC 10. Une première Structure de vents a été simulée, mais le simulateur n'a pas atteint les vitesses de descente relevées à l'enregistreur pendant que l'avion réel était en pilotage automatique. Cependant le comportement du simulateur était à peu près conforme : augmentation de l'assiette à piquer et réduction importante de poussée.

Les pilotes, dûment prévenus, arrivaient difficilement à faire des corrections suffisantes après avoir débrayé le pilote automatique vers 200 ft, mais ils atteignaient la piste bien que plusieurs approches soient passées à 3 m ou moins de hauteur au dessus d'un " feu " simulé à 75 m avant l'entrée de la piste.

Le rapport prétend que, si le PA (pilote automatique) restait embrayé, l'atterrissage avait lieu 40 m après le seuil de piste (on notera qu'il aurait dû toucher au moins à 300 m).

On a tout de même introduit une structure de vents différente, donnant au PA des vitesses de descente un peu plus conformes à celles de l'enregistreur.

Mais là le PA avait des performances encore moins brillantes puisque l'atterrissage se produisait... 21 ft (6,40 m) après l'entrée de la piste.

On notera que l'on n'a " pas pu " (?) reproduire la déviation de 34 m à gauche dans les deux cas et que, d'autre part, le glide simulé était parfait.

Cette simulation était donc beaucoup moins sérieuse qu'il y paraît et avait surtout pour but de faire croire que le débrayage du PA est dangereux, " car, si on restait 6 secondes sans réagir, le vario atteignait des valeurs excessives et l'accident survenait 9 secondes plus tard ".

Or, dans cet accident, les enregistreurs ont montré que le pilote a réagi pour corriger la situation dangereuse où le PA avait placé l'avion, insuffisamment c'est vrai, mais il n'avait aussi que des instruments insuffisants tant pour contrôler son PA que pour redresser la situation quand il a eu des informations visuelles. C'est cela que le NTSB se garde de dire clairement et son affirmation : " Had the Captain of Flight 933 been able to retain autopilot coupling, these corrections might have been made " est proprement scandaleuse.

Car c'est précisément le PA qui est la cause initiale de cet accident, et pour une raison bien simple : c'est qu'au fur et à mesure de la descente il faut éviter les corrections rapides du PA pour le " figer " sur la trajectoire et, pour cela, on le " désensibilise " en réduisant l'influence des signaux d'écart ILS. Cela est valable en cas de vent régulier, mais, en cas de gradient, il faut précisément une réponse rapide... ce que pourtant le rapport reconnaît, mais en ignorant la véritable cause (qu'il attribue au temps de réponse des servocommandes).

Ce dont nous sommes parfaitement sûrs, c'est que si le pilote, qui voyait la piste, avait eu un collimateur daté d'un vecteur-vitesse visualisant sa trajectoire il n'y aurait pas eu d'accident.

Les insuffisances des systèmes actuels, tant instrumentaux qu'automatiques, ayant été illustrées par les exemples cités, il est bien évident que les milieux dirigeants, dans l'administration comme dans les compagnies, sont conscients de ces problèmes, mais les solutions proposées ressortent plutôt d'une volonté inébranlable de ne rien changer à la doctrine. Ces solutions vont de la révision de règlements pointilleux et détaillés sur l'organisation des tâches dans le cockpit jusqu'à des... élucubrations parfois assez effarantes.

Il est exact qu'une bonne répartition des tâches et le respect d'une discipline de travail dans les phases cruciales de l'atterrissage permettent de mieux s'accommoder de L'instrumentation classique. C'est déjà beaucoup moins vrai lorsque la méthode imposée par des non pilotes au nom d'une administration toute-puissante conduit à des erreurs manifestes (ex : " changement de main " au moment de la transition entre Pilote-Commandant de Bord, ou Pilote Automatique-Commandant de Bord, ou au moment de la remise des gaz).

Mais que dire de la " Méthode " que la FAA est en train d'essayer d'imposer aux compagnies pour lutter contre les gradients de vent ? Celui qui en semble le promoteur, M. Tymczyszyn, de l'Air Carrier Division, Flight Standards Service de la FAA, a signé dans le courrier des lecteurs d’Aviation Week (n° du 17 janvier 1977, p. 70) un papier où il donne à un pilote (représentant de l'ALPA) des précisions sur cette méthode consistant à prendre en début d'approche une vitesse-sol (mesurée par INS ou DME) égale à la V_ref. Ceci peut sembler très astucieux à première vue, et même après quelques essais, mais au moment où le vent décroît, l'avion a une assiette et un " trim " trop en piqué. A ce moment la réduction de badin fait plonger la trajectoire (comme on l'a indiqué plus haut), ce qui accroît la vitesse de descente qui ne sera décelée qu'avec retard par le vario.

Le maintien d'un pilote automatique engagé ne résout pas le problème à cause de la nécessaire désensibilisation et de la réponse tardive des moteurs aux automanettes.

Les exemples cités prouvent bien que, de toute façon, ce n'est pas tellement la vitesse qui était en cause, mais la trajectoire qu'il aurait fallu maintenir, ce que M. Tymczyszyn ne sait pas - ou ne veut pas savoir ?

- En outre il est évident que dans un cas analogue à celui de Boston, où il existe une composante de vent arrière en début d'approche, le maintien d'une vitesse-sol égale à V_ref obligerait à prendre des badins risquant d'être inférieurs à la vitesse de décrochage, ce qui rend le procédé inapplicable.

L'humour du " principe de Peter " n'est pas de mise quand il y va de vies humaines.

Quels sont donc les intérêts " supérieurs " qui s'opposent systématiquement à ce que les décisions en matière de choix du matériel et des méthodes pour piloter les avions de ligne soient prises par des pilotes de ligne (indépendants, et non pas choisis pour cautionner des décisions déjà prises par d'autres) ?

Prenons un exemple... à l'étranger.

Il y a quelque vingt ans, deux étudiants de Princeton volaient à l’Aéro-club de leur Université.

L’un, qui avait deux ans d'avance, fut gradué " BS aeronautical engineering ". Il devint ensuite pilote de la Navy basé pendant cinq ans sur porte-avions. Il entra ensuite à la PanAm où il pilota à peu près tous les types de " Jets " commerciaux, fut quatre ans pilote instructeur et contrôleur, et il est actuellement Captain sur B 747. Il a toujours travaillé au sein de l'ALPA (Association des pilotes de ligne américains) sur les problèmes techniques, et également à l'IFALPA (Fédération internationale des associations de pilotes de ligne, dont le SNPL est membre) qu'il représente souvent à l'OACI. Il a obtenu par deux fois des récompenses de la Flight Safety Foundation pour ses travaux.

D'abord opposé aux vues du SNPL sur les collimateurs, il fut invité à voler en France sur l'avion qui en est équipé, et comprit immédiatement l'intérêt des nouveaux principes utilisés. Il est maintenant devenu un chaud partisan des collimateurs (HUD en anglais, mais réclame en vain à son ex-jeune condisciple d'user de son autorité pour imposer les HUD sur les avions.

Car son ex-jeune condisciple a fait, lui, une brillante carrière administrative et il est devenu le Président du NTSB, organisme qui légifère bien au delà des frontières des USA en matière de sécurité des avions de transport.

S'il n'existe sans doute pas de doctrine écrite reflétant la " vision " des milieux officiels mondiaux concernant la navigation, la circulation et le pilotage des avions futurs, il y a suffisamment d'indices montrant dans quelle voie l'on s'oriente. Ce sont comme les pièces d'un grand puzzle, dont certaines s'emboîtent si bien que " sans être Madame Soleil " il n'est pas difficile d'imaginer le tableau final où tout sera entièrement automatisé et " traité " par des super-ordinateurs se repassant des avions qu'ils piloteront directement.

On a déjà entendu affirmer, dans des réunions internationales, que la place d'un calculateur de pilotage n'est pas à bord d'un avion, mais au sol, dans une enceinte sans vibration ni poussières, climatisée, aseptisée. Les ordinateurs recevront par " data-link " et sous un code propre à chaque avion les informations d'une foule de détecteurs qui seront traités et renvoyés à l'avion intéressé sous forme d'ordres de pilotage. ou de manœuvres à effectuer (dans les cas d'anomalie), après un petit crochet éventuel par l'ordinateur de " maintenance " de la compagnie propriétaire de l'avion (... car il faut bien que tout le monde vive, n'est-ce pas ?). Ces vues idylliques pour les grandes industries (et ceux qui au nom d'un " progrès inéluctable " vont nous faire croire qu'il faut absolument se ruiner pour ce matériel futur) sont bien moins utopiques qu'on serait tenté de le croire.

En effet certaines pièces du puzzle sont déjà bien en place, d'autres ajustées, les autres en cours d'ajustage (par exemple les AIDS pour collecter les données, les data-link pour les transmettre, les satellites spécialisés pour les relayer, surveiller les avions et servir de relais de communications, l'asservissement du pilote automatique aux nouveaux moyens de navigation océanique, de zone ou d'approche; les ordinateurs spécialisés, etc.).

Certains travaillent à de puzzle sans même se rendre compte qu'ils ont tout juste le droit d'en limer une pièce afin qu'elle s'ajuste parfaitement, il en est ainsi des systèmes auto-land que des pilotes ont contribué à mettre au point, et continuent à perfectionner en ajustant quelques pièces contiguës du tableau : freinage automatique, nouvelles automanettes ultra-sophistiquées, asservissement de la direction de roues avant, bientôt un calculateur de décollage...

On est parfois tout surpris de voir arriver en ligne certains de ces systèmes fort coûteux dont le moins qu'on puisse dire est que l'urgence s'imposait beaucoup moins que celle de nouveaux instruments réclamés par les pilotes pour éviter les accidents.

Seulement voilà, ce genre d'instruments forme une pièce qui refuse de s'emboîter dans le puzzle : prenez donc un collimateur... mais ça utilise les facultés humaines, ca coûte bien moins cher qu'un auto-land perfectionné tout en ayant des performances supérieures dans les cas difficiles. C'est donc intolérable, le corps étranger qu'il faut rejeter.

Tout se passe donc comme si, par volonté délibérée, on refusait ces instruments aux pilotes pour démontrer que seul le système automatique doit être utilisé. (Déjà l'lFALPA doit s'occuper d'un pilote sanctionné pour avoir, par beau temps, déconnecté un pilote automatique dont le fonctionnement lui semblait défectueux, trop tard pour éviter un atterrissage dur : sans doute aurait-il dû lui laisser casser l'avion ?).

Ceci d'ailleurs obligera aussi à équiper rapidement toutes les pistes du futur MLS , que l'OACI a décidé d'imposer en remplacement de l'ILS, d'où nouveaux " marchés du siècle " en perspective.

Mais en attendant ? En attendant que les féroces rivalités industrielles se taisent pour décider quel système choisir pour le MLS ? En attendant que votre puzzle soit terminé, et même en attendant seulement que l'on sache construire un pilote automatique réagissant correctement aux gradients de vent, combien de passagers laisserez-vous encore tuer, Messieurs les " Hommes d'affaires " ?

Il faudra bien " assurer l'intérim " et, si l'on se reporte à certains rêves déjà anciens, on peut prédire qu'il sera encore long. Dans les milieux officiels, il se trouve, Dieu merci, encore des responsables préoccupés de sécurité et qui ont un peu plus " les pieds sur terre " que les visionnaires du grand puzzle. Ils savent bien qu'avant de pouvoir équiper toutes les pistes du nouveau système, il y aura encore des millions d'atterrissages sur des pistes dotées d'ILS insuffisants, ou sans ILS du tout (l'implantation d'ILS étant ralentie puisque l'on sait qu'il faudra le remplacer) et cela de jour, de nuit, dans la pluie, dans le brouillard avec vents de travers, des gradients…

Ceux-là sont avec nous et nous espérons bien qu'ils partageront aussi les vues des pilotes pour le système simple qu'est le collimateur.

Car les pilotes sont de plus en plus nombreux dans le monde à réclamer des " HUD " : non seulement l'ALPA et d'autres, mais l'IFALPA qui regroupe toutes les associations mondiales et en a fait sa doctrine; et en France, bien sûr, le SNPL, et l'APNA qui l'a demandé au Ministre récemment.

Si les journaux français sont étonnamment discrets sur les résultats du collimateur chez nous (bien que nous soyons les premiers au monde à l'utiliser en ligne), la revue Aviation Week, dont le représentant en Europe est un pilote qualifié, a consacré un excellent article (malgré quelques erreurs mineures) au collimateur expérimental TC 121, dont Icare a parlé, et cet article a déjà suscité des réactions favorables de pilotes américains.

Aussi ne serait-on pas tellement surpris que les Américains, gens pratiques, proposent bientôt de nous vendre leurs collimateurs d'autant plus qu'on sait que, chez eux, les avions de combat I'utilisent en position normale pour piloter et ont une position basse du siège pour utiliser des instruments conventionnels en secours (par exemple F-15 Eagle).

Sans doute la bataille du collimateur n'est pas encore gagnée aux Etats-Unis, mais nous risquons là aussi de perdre ce dernier " créneau " où nous avons encore, semble-t-il, une avance importante. Ce serait bien dommage de nous faire imposer du matériel étranger, peut-être inférieur au nôtre, en ajoutant aussi à notre hémorragie de devises.

Nous semblons résignés à accepter d'acheter sans discussion notre part de pièces du puzzle et à nous contenter de quelques miettes de sous-traitance pour du matériel défini par les grands constructeurs des USA. C'est ainsi que nous avons accepté de nous plier aux normes de ce curieux organisme privé, l'ARINC, largement dominé par l'industrie américaine. Au sein de l'ARINC s'est créé récemment un comité SAI (Systems Architecture Interface) largement dominé par Boeing et par Douglas, car les représentants européens qui siègent avec eux dans ce groupe sont trop intéressés, à essayer de vendre quelques-uns de leurs produits, ou à obtenir une part de sous-traitance pour " faire le poids " au moment des décisions importantes.

La " norme " risque donc, encore plus qu'auparavant, d'être tout simplement le matériel déjà construit par les Américains, que nous devrons acheter en devises fortes, même s'il s'agit d'équipements que notre industrie est parfaitement capable de concevoir et de produire.

Il est aussi certains domaines que nous ne semblons guère pressés d'explorer et pour lesquels il serait bon de ne pas se laisser distancer : par exemple, celui des instruments qui présenteront les futures informations du MLS au pilote, et dont nul ne semble encore se soucier. Avis aux industriels français de l'équipement.

Icare en a déjà parlé (voir en particulier le n° 64 bis du Salon 1973... 4 ans déjà) et, depuis, l'expérimentation a largement confirmé les espoirs mis dans ces instruments.

En particulier, le prototype expérimental TC 121 de Thomson CSF a permis de vérifier le bien-fondé des principes retenus et de faire les mises au point qui ont donné naissance à son successeur, le TC 125, lequel sera pourvu des redondances et protections dont nous parlerons plus loin.

Auparavant, examinons les besoins opérationnels définis par l'IFALPA concernant l'instrumentation de pilotage et de contrôle de la trajectoire de l'avion.

1. Objectifs du système. Tout nouvel instrument destiné à présenter les informations de vol et de guidage au pilote devra :

a) Aider le pilote au pilotage manuel précis de son avion avec un haut degré de confiance et un haut degré de souplesse dans toutes conditions appropriées;

b) Permettre au pilote de contrôler l'avion et de superviser les performances du système de pilotage automatique avec une précision au moins égale aux performances de ce dernier dans les conditions appropriées pour toutes les phases de vol, y compris l'atterrissage et le roulement, quand le pilote automatique en est capable;

c) Aider à la transition du vol aux instruments au vol à vue et vice-versa;

d) Permettre au pilote de piloter une pente de descente sélectée en VMC (conditions météo visuelles) avec un haut degré de précision et sans utiliser des aides au sol;

a) Fournir l'information de bilan d'énergie et d'angle d'attaque pour permettre au pilote d'optimiser les performances de l'avion;

6. Aider le pilote à détecter les gradients de vent et à en combattre les effets; et
7. Réduire la dispersion du point de toucher des roues effectif.

• La conception du système devra être telle que le risque d'accident dû à son utilisation soit hautement improbable
• L'utilisation du système devra réduire la probabilité globale des accidents.

Pour ne pas allonger le texte, nous laissons de côté les exigences en matière de fiabilité, intégrité, alarmes en cas de pannes, installation à bord etc., et passons directement au § 7.7 Méthode de présentation des informations.

L'information sera présentée au pilote de telle façon que lorsque les images du monde réel deviennent visibles, les images artificielles se superposent avec une échelle 1/1 sur les images réelles. Il devra être possible au pilote d'observer les images extérieures sans être obligé de ré-accommoder sa vision.

Le paragraphe suivant concerne Inadaptation de l'éclairage aux conditions ambiantes. Passons au § 8.

8. Informations fournies par le système (forme la plus complète).

8, 1 L'instrument ne fournira que l'information utile dans une phase particulière du vol et devra éviter de donner au pilote des informations inutiles.

L’information de situation devra être d'une qualité telle que le besoin de signaux de commande soit réduit.

8,2 Un instrument complet devra fournir :

a) Un horizon artificiel à l'échelle 1/1 par rapport à l'horizon vrai;

2. La projection de la trajectoire de l'avion, et l'indication d'écart à partir de la trajectoire sélectée;
3. La projection de la pente potentielle de l'avion selon la poussée utilisée;
4. L’indication de l'angle d'attaque et la marge avec l'angle de décrochage;
5. L’information de guidage ILS ou MLS selon le cas;
6. Le cap de l'avion par rapport à la piste pendant l'approche finale;
7. L’information de hauteur, y compris l'approche de la Hauteur de Décision, si nécessaire; et

6. L'indication de la décélération réelle par rapport à celle nécessaire pour arrêter l'avion sur la longueur de piste restante.

Nous laissons également de côté les classes d'instruments et les exigences en matière d'entretien. Il est bien évident que l'instrumentation classique ne peut, en aucun cas, répondre à ces besoins opérationnels et que, dans l'état actuel de la technique, seuls les collimateurs en sont capables. La liste du § 8,2 coïncide presque exactement avec les informations fournies par le TC 121 expérimental, qui donne même une indication de route, qui n'est pas expressément demandée. Seule l'information de hauteur et l'indication HD ne sont pas présentées sous la forme indiquée. D'autre part l'accélération est fournie dans les deux sens, freinage comme accélération, mais la présentation, devrait être revue pour une utilisation plus commode.

Le paragraphe 7 (méthode de présentation) ne peut pas s'appliquer aux instruments " Tête basse ", seul le collimateur apporte la solution et atteint les objectifs fixés au § 1.

La représentation des symboles nécessaires à la surveillance d'une approche et à la reprise en main de l'avion en cas de panne du pilote automatique est pratiquement impossible avec la technologie électromécanique. En particulier le dessin, de l'image de piste comprenant les quatre côtés et la ligne axiale est extrêmement difficile à réaliser avec des réticules et des chariots asservis. Pour mémoire on peut citer le collimateur CSF 200 qui était une maquette de laboratoire, non avionnable en principe.... qui a effectué un certain nombre de vols sur un Noratlas et qui a permis de dégrossir sur simulateur les principes du pilotage avec utilisation de nouvelles informations. Sa tête de visée se présentait sous la forme d'un cube d'environ 30 à 40 cm d'arête ! On voit les difficultés d'implantation dans le cockpit d'un avion de ligne actuel.

Le calcul de la position des côtés de la piste dans cette tête de visée était confié à un calculateur analogique électromécanique, c'est-à-dire utilisant des potentiomètres, des moteurs électriques et de nombreux engrenages. ils étaient assemblés sur une platine de laboratoire percée de trous, l'ensemble ressemblant étrangement aux réalisations effectuées par des enfants munis de boîtes de constructions bien connues.

La tête de visée du CSF 200 étant morte d'épuisement, le Service Technique de l'Aéronautique utilisa le calculateur de piste pour lancer la fabrication d'une première tête de visée à tube cathodique : ce fut le collimateur TC 121. Il vola pour la première fois en 1971. Pendant cinq ans, de 1971 à 1976, cet ensemble comprenant une tête de visée correcte, mais également les " résidus " du CSF 200 (vieux de 12 ans !, a permis la démonstration en vol de la validité de ces nouvelles informations de pilotage, Comme il est précisé dans ces lignes, si des réticences violentes se manifestent encore dans certains milieux, il est significatif que, depuis le voyage aux USA de l'avion N. 262 n° 55 en 1972, on a constaté que les avions de combat de la nouvelle génération sont tous pilotés en tête haute. Le TC 121 a effectué cette tournée de démonstration.

Ce TC 121 a souvent été critiqué sans tenir compte des imperfections inhérentes à sa construction. Il a été comparé à des réalisations utilisant des moyens puissants, des techniques numériques modernes. Or pas un seul circuit intégré ne faisait partie de ses circuits et il comprenait, rappelons-le, plus d'engrenages qu'un réveille matin.

Il est également mort d'épuisement : les engrenages s'usaient !

Des utilisateurs civils manifestant de l'intérêt pour ces idées nouvelles, il fallait donc étudier la faisabilité d'une réalisation commerciale. Dans ce but, le Service Technique de l'Aéronautique a lancé l’étude et la réalisation du collimateur TC 125. Ce modèle doit donc être considéré comme un prototype. La tête de visée, toujours à base de tube cathodique à forte luminosité, est voisine de celle du TC 121. Elle n'est pas plus petite, mais incorpore l'alimentation à très haute tension, ce qui évite d'avoir à transporter une tension de 15 000 V dans un câble spécial entre le rack et la tête. Elle comporte aussi les amplificateurs de déflexion du balayage qui étaient également dans un rack spécialisé du TC 121.

Elle reste monochrome. Cette dernière particularité peut donner des arguments à certains détracteurs, mais il est bon de savoir que les symboles ont des formes, des mouvements naturels et des réponses aux commandes tellement différents qu'aucune confusion n'est possible pour un pilote qualifié sur le matériel. Par ailleurs, il faut rappeler que l'absence d'une commutation de couleurs donne un matériel plus simple, donc plus fiable et moins cher, et que la luminosité d'un tube monochrome est forcément plus grande : les symboles peuvent être lus aussi près du soleil qu'il est possible de garder les yeux ouverts...

Cette tête est évidemment plus fonctionnelle, elle ne comporte plus de montants de glace... agressifs. La glace repliée est pratiquement invisible. Il faut reconnaître néanmoins que l'ensemble de visée reste assez volumineux, son montage dans un cockpit ne pose aucun problème s'il est admis dès le stade de la conception. Le " retrofit " éventuel est possible sur beaucoup d'avions, mais il demande une certaine bonne volonté... il faut accepter un réaménagement du cockpit. La preuve en est donnée par le Centre d'Essais en Vol qui est en train d'installer un ensemble bicéphale (poste droit et gauche) sur une Caravelle Il!

Le calculateur des symboles est maintenant... numérique. Cela a donné des possibilités plus étendues d'une part et permis d'envisager une véritable certification d'autre part. Ces deux conséquences vont être examinées dans cet article.

Le TC 121 avait deux modes de fonctionnement, croisière et approche. Le TC 125 en a trois : décollage, croisière et approche.

En configuration décollage le TC 125 assure, en plus de la présentation de l'horizon, du vecteur vitesse et de l'énergie totale (donc de la manœuvre à effectuer en cas de panne de moteur), la visualisation des informations :

• de guidage avant et après rotation, en particulier décollage aveugle et maintien de la route égale au prolongement de la piste après les limites de l'aérodrome,

• d'atterrissage ou de pente de montée prédéterminée après rotation,

• de vitesse-sol et de longueur de piste restante devant l'avion au cours de l'accélération.

Ces dernières informations ne représentent peut-être pas l'optimum en la matière et sont destinées à préparer l'introduction ultérieure d'un véritable calculateur de décision au décollage, dont les ordres simples, du type " arrêtez-vous par tous les moyens " ou bien " décollez à tout prix ", doivent probablement être rappelés en tête haute. Dans ce cas il est évident qu'il appartiendra à des moyens de visualisation de la planche de bord de donner, sous une forme claire et sans ambiguïté, les raisons qui ont amené l'ordre final et même d'avertir à l'avance qu'un tel ordre risque d'être donné. Ceci fera l'objet d'études d'intégration qui vont être entreprises sous peu.

En croisière le collimateur TC 125 donne en plus, par rapport au TC 121 :

• la route à suivre (DTRX) et la route suivie,

• l'alignement sur une radiale VOR.

En configuration approche, les différences par rapport au TC 121 sont les suivantes :

• un guidage plus précis en latéral obtenu par prolongation de l'axe de la piste synthétique;
• un guidage plus précis en pente, obtenu par l'introduction de repères de pente " accompagnateurs " qui suivent en permanence les bords du seuil décalé;
• à partir de la hauteur d'arrondi, présentation de la vitesse-sol et de la longueur de piste restante devant l'avion. Remarques identiques à celles du décollage;
• possibilité de dessiner la piste synthétique soit par les informations de base issues de deux récepteurs ILS ou futur MLS, soit par un calcul de filtrage et de lissage, appelé loc-inertiel, permettant d'améliorer le dessin de la piste, d'assurer un redressement de certaines irrégularités du localizer, et même d'assurer le guidage de l'arrêt sur la piste dans le cas peu probable, mais non impossible, où le guidage radioélectrique extérieur cesserait en dessous de la hauteur minimum d'interruption d'approche. En particulier il devient possible d'assurer l'arrêt de l'avion, sur la piste bien sûr, en présence de bouchons de brouillard sans ILS

Comment est envisagée la certification d'un tel système?

En principe le TC 125 n'a pas besoin d'être actif après panne, il est destiné à être utilisé conjointement avec un pilote automatique simple pour assurer la reprise en main et la poursuite de la manœuvre en cas de panne passive de ce dernier dispositif. Néanmoins on a cherché à lui donner un caractère "fail operative", car cette condition ne conduisait pas à une réalisation monstrueuse. De plus, elle a permis la première application connue de la théorie de la vraisemblance qui a du mal à faire son chemin dans l'aéronautique moderne et qui, pourtant, est pleine de promesses et bien adaptée à la conjoncture économique actuelle. Cette théorie va être exposée de façon sommaire.

Le caractère " actif après panne " était obtenu jusqu'à présent par la multiplication des chaînes. Pour réaliser un vote majoritaire, il en faut trois au minimum : la démocratie s'accorde assez mal avec un état ayant seulement deux citoyens. De nombreuses réalisations comprennent quatre chaînes. Dans ce cas on espère évidemment qu'il n'y aura pas deux contestataires... d'accord entre eux. Mais c'est là que les difficultés commencent. De plus en plus, des gens sérieux s'accordent à penser que cela risque d'arriver. En d'autres termes, si l'on considère quatre chaînes d'asservissement identiques, constituées par quatre détecteurs, quatre amplificateurs, quatre étages de puissance, et quatre retours de position, et si l'on suppose par exemple qu'un étage de puissance tombe en panne... on constate que les chances de voir un 2^ème étage de puissance tomber en panne augmentent singulièrement. En effet, la première panne peut être due au hasard (au manque de chance); dans ce cas si une deuxième identique se produit c'est que les conjonctions astrales ne nous étaient pas favorables, et il n'y a plus qu'à prier. Cette panne est appelée " cas d'espèce ". Le matériel aéronautique est bon, il est fabriqué par des personnes ayant beaucoup de conscience professionnelle, mais l'erreur est humaine et la panne pourra être due également, soit à un sous-dimensionnement de cet étage de puissance, soit à un mauvais montage, par exemple dans un environnement agressif : trop chaud, trop froid ou trop vibré. Mais alors il n'y a aucune raison, si les quatre chaînes sont identiques, de ne pas trouver rapidement une panne identique sur la chaîne suivante. En langage scientifique on dit que les pannes sont corrélées et le célèbre calcul des probabilités indépendantes n'est plus valable. On retrouve même un vieux paradoxe de l'aéronautique : on a quatre fois plus de chance (ou de malchance) d'avoir une panne de moteur sur un quadrimoteur que sur un monomoteur. (inutile d'écrire aux auteurs de l'article que les conséquences de la panne ne sont pas les mêmes, etc., etc., ils le savent.)

Il est donc préférable d'obtenir des redondances nécessaires d'une part en utilisant le moins de matériel possible, d'autre part en réalisant la même fonction par les moyens les plus différenciés que l'on puisse imaginer. Cela parait moins logique. moins " systématique ", mais la symétrie n'est pas toujours esthétique.

La théorie de la vraisemblance est basée sur l'idée suivante : il existe en divers points de l'avion des tensions, des courants, des pressions et températures, des chiffres analogiques ou des contenus de registres binaires qui représentent une "banque de données " nécessaires à la conduite et à la navigation de l'avion. Il est évident qu'hormis le cas, cette fois-ci hautement improbable, où deux capteurs d'une de ces données tomberaient en panne en même temps, le fait de disposer de deux capteurs pour chacune des informations de cette banque permet d'affirmer à chaque instant... que les deux fonctionnent ou bien qu'un des deux est en panne. On est alors dans le cas de la démocratie à deux citoyens.

Dans ce cas on fait appel à un arbitre, ou aux instances internationales : l'ensemble des autres données permet dans tous les cas d'estimer une valeur de la quantité associée aux capteurs en désaccord permettant de trancher le débat et d'inhiber le capteur défectueux. Un exemple simple va être donné :

- 2 sondes d'incidence suffisent pour un avion: si elles sont en désaccord en finale, il est bien évident que l'anémomètre et la lecture des jaugeurs de carburant vont permettre de refaire, le bon vieux calcul de V_ref. et de départager les adversaires. Comme il n'est pas question de supprimer le badin et les jaugeurs sur un avion muni de collimateurs, le problème est résolu. De même un guidage à l'atterrissage utilisant deux centrales à inertie et l'ILS devient réellement " fail operative ", tandis qu'un pilote automatique à quatre chaînes n'utilisant qu'un seul ILS n'est au fond, comme le disent les pilotes de ligne français, qu'une chaîne quadriphonique chère qui joue un mauvais disque microsillon monophonique... C'est pour ces raisons que le TC 125 n'utilise que deux capteurs pour chacune des données nécessaires. Il doit être connecté à deux systèmes inertiels, à deux sondes d'incidence, à deux récepteurs ILS, à deux radioaltimètres. Il comporte deux ensembles de calcul séparés et donne une image de pilotage sur deux têtes de visée. Il utilise les deux postes de pilotage. Chaque tête peut être connectée à chacun des calculateurs, etc., etc.

Il est bien évident que les capteurs sont capables très souvent d'indiquer qu'ils sont en panne : la panne d'un système inertiel non accompagnée du drapeau est peu probable et, quand elle se produit, il est encore moins probable qu'elle se traduise par un basculement brutal du cœur, et si elle se manifeste sous forme d'une dérive insidieuse et lente ce n'est pas dangereux et la " vraisemblance ", qui n'est au fond que le " cross check " réalisé pendant toute sa carrière par un pilote de ligne, permettra de l'éliminer. Et si encore, par une malchance invraisemblable, la panne se traduisait par un basculement brutal du cœur sans apparition du drapeau, le TC 125 éviterait la catastrophe : en effet, le calcul numérique a permis par exemple d'associer la moitié gauche de la ligne d'horizon à une des centrales, la moitié droite à l'autre. Un petit dispositif simple corrige les micro-différences issues du " bruit " inévitable des informations et l'horizon apparaît toujours bien droit. Si l'une des centrales tombe en panne en envoyant son signal drapeau, tout l'horizon est commuté sur la centrale restante, mais la partie qui était précédemment branchée sur la centrale en panne clignote! Pour éteindre ce clignotement le pilote doit effectuer une petite manœuvre : on a réalisé en fait le meilleur tableau d'alarme imaginable : on est sûr qu'il sera perçu puisqu'il est sur l'instrument principal de pilotage; la panne est parfaitement identifiée immédiatement puisque le clignotement sans mouvement se produit sur un symbole bien défini lié au capteur en panne et l'alarme n'est pas cause d'inhibition mentale passagère (panique...) puisque la poursuite du vol est aisée. Le fait d'imposer une petite manœuvre assure que l'état des systèmes de l'avion après panne est connu de l'équipage...

Si la centrale tombe en panne sans envoyer son signal de panne, ou bien cela se produit par un basculement insidieux et lent de l'horizon lié à cette centrale : il est immédiatement perçu puisque la vision dans un collimateur est précise. Le pilote a tout le temps d'identifier la centrale en panne par les informations de navigation, par l'aiguille de l'indicateur de virage ou par le petit tonneau de secours (c'est de la vraisemblance...) avant que l'avion soit en danger. Si le basculement est rapide, le pilote ne le comprendra pas et ne le suivra pas : il restera sur la partie de l'horizon qui a bougé, conformément à ce qu'il attend compte tenu de ses actions sur les commandes (c'est encore de la vraisemblance...). Ne pas oublier quand même que ces pannes sont très improbables et que le loc-inertiel, toujours par vraisemblance, est capable aussi d'inhiber la centrale qui partirait trop sans envoyer son signal en panne. Il est impossible de tout expliquer dans un article aussi court; de plus, des raisons commerciales conduisent à ne pas tout dire... mais il faudrait enfin comprendre en France qu'il ne suffit pas de se gausser avec des "on n'a pas de pétrole, mais des

idées " ou bien avec des consignes plus ou moins suivies d'éviter des importations massives, mais que le commandement technique des transporteurs aériens français devrait se tenir un peu plus au courant des réalisations ou, tout au moins, des idées qui sont nées dans notre pays.

Le TC 125 est réalisé pour le moment en très petit nombre. Un ensemble complet, bicéphale, va entreprendre des essais de certification au Centre d'Essais en Vol. Un système simplifié, mais de présentation et de symbologie identique au TC 125 prototype. est monté sur le Nord 262 n° 55 et va entreprendre des vols d'étude en liaison avec un nouveau type de pilote automatique adapté à une utilisation avec collimateurs et visualisations électroniques.

Car il ne faut pas oublier que l'erreur la plus grave au point de vue technique, et économique, est d'utiliser la technologie actuelle pour refaire ce qui était fait auparavant : vouloir représenter un tableau de bord classique avec ADI, HSI, altimètre, badin, vario et directeur de vol en utilisant des visualisations trichromes conduit irrémédiablement à un produit ayant des performances à peine supérieures mais beaucoup plus cher et de maintenabilité plus difficile. Il ne faut pas craindre de repenser complètement la totalité de l'opération aérienne avec un œil nouveau. Les circuits, la distribution de l'information, les boites de commande, les fonctions et modes du pilotage automatique peuvent en être considérablement simplifiés.

L'équipage pourra remplir sa mission avec plus d'efficacité et une charge de travail réduite dans les phases difficiles, ce qui notes aidera à augmenter sensiblement la sécurité du transport aérien, laquelle doit primer toute autre considération.

Gilbert KLOPFSTEIN
René LAMI