APPLICATION DU RADIOALTIMETRE DANS LE GPWS

Absorption et distorsion dans le milieu

                   La transmission d’information se faisant bien souvent par antennes, le canal utilisé est l’air qui a la propriété d’absorber les ondes. L’absorption est un phénomène dû à une perte d’énergie dans le milieu, le signal s’atténue en parcourant le milieu comme le fait l’onde de choc créée par un corps jeté dans l’eau. De la même façon, toutes les composantes fréquentielles d’un signal ne se propagent pas à la même vitesse. D’où l’intérêt, lors de la transmission d’un signal, de transmettre un spectre assez étroit [1][2][3][4].

Principe de fonctionnement

               Le radar utilise des impulsions d’énergie électromagnétique, ce signal hyperfréquence est émis en direction de la cible. Une petite partie de l’énergie transmise est réfléchie par la cible dans la direction du radar. Cette énergie renvoyée par la cible jusqu’au radar est appelée « écho », exactement comme lorsque l’on considère les ondes sonores. Un radar utilise l’écho afin de déterminer la direction et la distance de l’objet quia réfléchi son signal [6]. Le schéma ci-dessus illustre le principe de fonctionnement du radar primaire. Le signal transmis par le radar est généré par un émetteur puissant puis passe par un duplexeur qui l’aiguille vers l’antenne émettrice. Chaque cible réfléchit le signal en le dispersant dans un grand nombre de directions ce qui se nomme la diffusion. La rétrodiffusion est le terme désignant la partie du signal réfléchi diffusée dans la direction opposée à celle des ondes incidentes (émises). L’écho ainsi réfléchi par la cible vers l’antenne sera aiguillé par le duplexeur vers un récepteur très sensible. Les échos détectés par le radar peuvent être finalement visualisés sur l’écran traditionnel de type PPI (plan position indicator) ou sur tout autre système de visualisation plus élaboré. L’écran type PPI permet de visualiser un vecteur dont l’origine est la position actuelle du radar et la direction l’axe de l’antenne. Ce vecteur fait le tour de l’écran à la vitesse de rotation de l’antenne, et la position de l’axe de l’antenne au moment où un écho est détecté correspond donc à la direction dans laquelle se trouve cet écho [1] [6].

Fonction du GPWS

                Le Ground Proximity Warning System a une fonction de générer des alarmes sonores et visuelles lorsque l’évolution de l’avion est anormale et risque d’entrainer une collision avec le sol [1]. Cet équipement est obligatoire à bord des avions [12]:
• dont la configuration maximale approuvée est supérieure à 9 sièges ou dont la masse maximale certifiée au décollage est supérieure à 5700 kg.
• dont la configuration maximale approuvée est supérieure à 30 sièges ou dont la masse maximale certifiée au décollage est supérieure à 15000kg.
En comparant en permanence les informations fournies par le radioaltimètre et d’autres paramètres de vol, le GPWS surveille constamment la position de l’avion par rapport au sol et exclut ainsi pratiquement tout risque de contact d’une façon dangereuse avec ce dernier [13].

L’état des LED sur le panneau avant du GPWC

                Il y a trois états LED sur le panneau avant de l’ordinateur d’avertissement de proximité de sol GPWC. (cf. Figure 3.05). Les indicateurs de LED montrent l’état du GPWC quand l’alimentation est assurée. Les LEDs s’allument pour ces conditions:
• Défaut externe : jaune ;
• L’ordinateur OK : vert ;
• L’ordinateur en panne : rouge.

CONCLUSION

                  Les collisions avec le relief sans perte de contrôle CFIT (Controlled Flight Into Terrain) constituent depuis l’avènement de l’aviation commerciale dans les années cinquante, la majorité des cas d’accidents aériens. Ce type d’accident est d’autant plus dramatique que l’enquête technique montre, qu’avant l’impact, l’avion était en état de navigabilité, que ses systèmes de bord fonctionnaient de façon normale mais que l’équipage n’avait pas conscience de l’imminence del’accident. De ce fait plusieurs recherches sont effectuées en se penchant sur ce problème crucial pour la sécurité de vol afin de prévenir ce type d’accident ; et parmi les fruits de ces recherches, le GPWS installé à bord des avions. Il fonctionne avec le radioaltimètre lorsque l’avion se trouve à moins de 2500 ft. Grâce aux techniques utilisées en radiolocalisation, le radioaltimètre donne constamment la distance verticale de l’avion par rapport au sol au cours de son vol, particulièrement durant les phases d’approche à l’atterrissage. Cette information de distance est ensuite utilisée par le GPWS, comparée avec d’autres paramètres de vol tel que la vitesse de l’avion, la configuration des volets et trains d’atterrissage afin de générer des alarmes visuelles et auditives obligeant l’équipage à agir de façon sécuritaire. Toutefois ces systèmes performants soient-ils, tout dépend de l’homme c’est-à-dire du pilote luimême. Mais n’empêche que l’OACI spécifie ces systèmes comme obligatoire à bord d’un avion, surtout de transport public. Finalement, l’amélioration de la sécurité de vol est bénéfique tant pour les vies humaines que pour l’avion lui-même, dans le but encore d’améliorer cette notion de sécurité plusieurs avions sont équipés d’un système TCAS, « système d’alerte de trafic et d’évitement de collision ». C’est un instrument de bord destiné à éviter les collisions en vol entre aéronefs.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 LES TECHNIQUES UTILISEES ET PRESENTATION DU RADAR
1.1 Introduction
1.2 Généralités
1.3 Modulation du signal
1.3.1 Présentation générale sur le traitement du signal
1.3.1.1 Absorption et distorsion dans le milieu
1.3.1.2 Principe de la modulation
1.3.1.3 Intérêt de la modulation
1.3.2 Modulation d’impulsion
1.3.2.1 Caractéristiques d’un signal impulsionnel
1.3.2.2 Relation entre les puissances
1.3.2.3 Mesure de la distance d’une cible
1.3.2.4 Calcul du nombre des impulsions reçues
1.3.3 Modulation de fréquence
1.4 Présentation générale du RADAR
1.4.1 Généralités sur le RADAR
1.4.2 Principe de fonctionnement
1.4.3 Composantes principales
1.4.4 Caractéristiques générales
1.4.5 Les principaux types de radar utilisés en aviation civile
1.5 Conclusion
CHAPITRE 2 LE RADIOALTIMETRE
2.1 Introduction
2.2 Principe de fonctionnement du Radioaltimètre
2.2.1 Principe de base
2.2.2 Mesure de la hauteur
2.2.2.1 Radar à modulation de fréquence
2.2.2.2 Radioaltimètre à pente asservie
2.2.3 Schéma de principe du radioaltimètre
2.2.4 Fonctionnement du radioaltimètre
2.2.4.1 Convertisseur Fréquence/Altitude
2.2.4.2 Traitement analogique
2.2.4.3 Générateur dent de scie
2.2.4.4 Traitement numérique
2.2.4.5 Visualisation
2.3 Mode de fonctionnement
2.3.1 Mode de poursuite
2.3.2 Mode de recherche
2.3.3 Mode contrôle d’intégrité
2.4 Caractéristiques principales
2.5 Equipement de bord
2.5.1 Constitution
2.5.2 Dispositif d’affichage
2.6 Performances
2.6.1 Portée
2.6.2 Précisions
2.7 Problèmes à résoudre
2.7.1 Roulis
2.7.2 Tangage
2.7.3 Installation
2.8 Utilisation
2.9 Conclusion
CHAPITRE 3 LE GROUND PROXIMITY WARNING SYSTEM
3.1 Introduction
3.2 Généralités
3.3 Fonction du GPWS
3.4 Constitution du GPWS
3.4.1 Composants situés dans le poste de pilotage (cockpit)
3.4.1.1 Les deux hauts parleurs
3.4.1.2 Les deux boutons témoins ambre «BELOW G/S»
3.4.1.3 Module d’avertissement de proximité sol GPWM
3.4.2 Composants situés dans la soute électronique
3.4.2.1 Le GPWC (Ground Proximity Warning Computer)
3.4.2.2 Le PIN Program
3.5 Interface du GPWS
3.5.1 Les interfaces discrètes du système
3.5.2 Les interfaces digitales du GPWS
3.5.2.1 Les entrées digitales du GPWS
3.5.2.2 Les sorties digitales du GPWS
3.6 Modes de fonctionnement
3.6.1 Mode 1 : Pente de descente excessive
3.6.2 Mode 2 : Taux d’approche excessif
3.6.3 Mode 3 : Perte d’altitude après décollage
3.6.4 Mode 4 : Proximité du sol avec les trains d’atterrissage entrants ou les volets entrants
3.6.5 Mode 5 : Descente au-dessous du glide slope
3.7 Les indications visuelles et auditives
3.8 Maintenance du GPWS
3.8.1 L’auto test du GPWS
3.8.1.1 L’auto test du niveau un (1)
3.8.1.2 L’auto test du niveau 2
3.8.1.3 L’auto test du niveau 3
3.8.1.4 L’auto test du niveau 4
3.8.1.5 L’auto test du niveau 5
3.8.1.6 L’auto test du niveau 6
3.8.2 L’état des LED sur le panneau avant du GPWC
3.9 Conclusion
CHAPITRE 4 SIMULATION SOUS MATLAB
4.1 Introduction
4.2 Présentation du logiciel de simulation MATLAB
4.3 Présentation de la simulation
4.4 La modulation de fréquence
4.4.1 Paramétrage
4.4.2 Résultats et interprétation
4.5 Le radioaltimètre
4.5.1 Paramétrage
4.5.2 Résultats et interprétation
4.6 Les modes de fonctionnement du GPWS
4.6.1 Paramétrage
4.6.2 Résultats et interprétation
4.7 Conclusion
CONCLUSION
ANNEXE 1 : NOTIONS D’AERONAUTIQUE
ANNEXE 2 : CODES SOURCES DE QUELQUES PROGRAMMES DE SIMULATION
BIBLIOGRAPHIE
FICHE DE RENSEIGNEMENTS
RESUME
ABSTRACT

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