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Etude du "système avertisseur de proximité du sol amélioré (EGPWS) " et simulation de ses modes de fonctionnement

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par Lydia Ghezali
université des sciences et de la technologie Houari Boumédiene - Ingénieur d'état en électronique option : instrumentation 2011
  

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Introduction générale

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 de l'accident.

L'ensemble des professionnels de l'aéronautique s'est donc penché sur ce problème crucial pour la sécurité du trafic aérien et un certain nombre d'état ont engagé des études portant sur la réalisation des différents appareils et instruments fiables et précis, afin de faciliter la conduite des avions et prévenir ce type d'accidents.

Parmi ces instruments de bord, on trouve le TAWS (Terrain Awareness Warning System), plus connu sous le nom GPWS (Ground Proximity Warning System). Le GPWS est installé à bord des avions, génère des alarmes avancées, sonores et visuelles dans le poste de pilotage, pour condition de vol dangereuse proche du sol.

Le GPWS a sept (7) modes basique de fonctionnement, associés chacun à des niveaux d'alerte qui sont fournis de façon audio à l'équipage. Pour une fonction donnée donc selon la priorité de l'alarme ; l'origine de l'information ; l'état de la fonction c'est-à-dire selon le mode sélectionné, il apporte à l'équipage les informations sonores les plus appropriées.

Avec le GPWS, la proximité avec le sol était bien gérée mais la détection des alertes était très grossière malgré ses sept niveaux définis avec des priorités différentes. Ses fonctions ont donc été couplées avec une fonction d'alerte et d'affichage du terrain: c'est l'Enhanced GPWS. Il a été également amélioré en intégrant une corrélation entre la position de l'avion et la base de données terrain mondial qui est embarqué dans ce système. Ceci se traduit par la présentation d'une image de terrain au pilote et d'alerte visuelle et audio. Ces améliorations permettent d'enrichir l'ensemble des informations fournies à l'équipage, de façon à lui assurer la meilleure conscience de son environnement dans les situations délicates.

Notre travail consiste à étudier et à simuler les fonctions de l'EGPWS sous DELPHI. Nous avons organisé ce mémoire en cinq (5) chapitres :

· Dans le premier chapitre nous présentons un petit aperçu sur la radionavigation ;

· La description du système EGPWS fait l'objet du second chapitre ;

· Le troisième chapitre est consacré au fonctionnement de l'EGPWS ;

· La programmation et la simulation des sept (7) modes de fonctionnement l'EGPWS sont présentés dans le quatrième chapitre ;

· Nous avons jugé utile de rajouter en cinquième chapitre la méthodologie de recherche de pannes à effectuer sur l'EGPWS ;

· Enfin nous terminerons par une conclusion générale.

I.1.La radionavigation:

La radionavigation est une technique de navigation utilisant des ondes radioélectriques pour déterminer la position de l'avion ou un lieu de position. On distingue les systèmes de positionnement passifs sans émetteurs à bord, et les systèmes actifs avec transmission entre mobile et base.

Les instruments de la radionavigation utilisent des stations au sol, ou des satellites (GPS), pour fournir des indications sur la position de l'avion dans l'espace. Les principaux systèmes de radio navigation encore utilisés de nos jours sont :

- L'ILS (Instrument Landing System);

- Le GPS (Global Positioning System);

- Le RA (Radio Altimeter).

I.1.1.Le système d'atterrissage aux instruments (ILS):

L'ILS (Instrument Landing System), système d'atterrissage aux instruments est une aide d'approche à l'atterrissage de l'avion. Son rôle est de fournir au pilote les indications en site et en azimut pour l'amener dans l'axe de la piste et lui donner un angle de descente (trajectoire idéale de descente). (Fig. I.1). Il comprend :

- Un localizer : fournit l'écart de l'avion par rapport à l'axe de la piste;

- Un glide path : fournit l'écart de l'avion par rapport à la pente nominale d'approche ; - Des radiobornes (markers).

Figure I.1 : Le système d'atterrissage aux instruments (ILS)

a. Théorie de Localizer : le localizer est une aide à la navigation à courte distance. Il fournit au pilote une indication continue d'écarts par rapport à un plan verticale passant par l'axe de la piste. L'information est donnée à bord sur un indicateur d'écart. L'aiguille de ce dernier est centrée lorsque l'avion est dans le plan vertical passant par l'axe de la piste. Lorsque l'avion est en phase d'approche, le sens de la déviation de l'aiguille

indique le sens de la manoeuvre à effectuer (gauche ou droite). Il est constitué par un ensemble d'antennes situées après le bout de la piste qui émettent une porteuse VHF entre 108 et 112 MHz. (Fig. I.2). [6]

Figure I.2 : Antenne Localizer

Le principe de fonctionnement du Localizer est comme suit: [6]

- Emission: L'ensemble d'antennes envoie une porteuse VHF modulée en amplitude sur deux fréquences (90HZ et 150HZ).

- Réception: Le récepteur du localizer reçoit deux signaux de 90HZ et 150HZ et compare le taux de modulation des deux lobes. Si l'appareil de se trouve à gauche par rapport à l'axe de la piste, le signal de 90HZ va prédominer et l'indication de déviation du Localizer se positionnera à droite pour indiquer que l'axe de la piste d'atterrissage se trouve à droite. Par contre, si l'avion se trouve à droite de l'axe de la piste, le signal de 150HZ prédominera, et l'indication de déviation se positionnera à gauche. Si l'avion est sur l'alignement de piste, les taux de modulation sont égaux, l'aiguille reste donc à sa position neutre c'est-à-dire au centre.

b. Théorie du Glide: le Glide est une aide de navigation à courte distance. Il fournit au pilote une indication continue d'écart oblique matérialisant le plan de descente. L'information est présentée à bord sur un indicateur d'écart centre. Le sens de déviation de l'aiguille indique le sens de manoeuvre à effectuer (montée ou descente). Il est constitué par

un ensemble d'antennes, qui émettent une porteuse UHF entre 328,65 et 335,40 MHz (Fig. I.3).

.

 

Figure I.3 : Antenne du Glide Slope.

Le principe de fonctionnement du Glide est comme suit:

- Emission: Le Glide est composé d'un système de deux antennes directives. Ces antennes rayonnent de façon différente des porteuses modulées à 90HZ et 150HZ. Le lobe supérieur modulé en amplitude à 90HZ tandis que le lobe inférieure est modulé à 150HZ.

- Réception: Le récepteur du glide reçoit les deux signaux 90HZ, 150HZ et compare leur taux de modulation. Si l'appareil se trouve au-dessus de la trajectoire de descente, le signal de 90HZ aura une amplitude plus grande que celle de 150HZ et l'indicateur montrera que la trajectoire de descente est en dessous de l'avion, l'indicateur du glide sera en dessous de l'avion. Mais si l'appareil est en dessous de la trajectoire de descente le signal de 150HZ prédominera et l'indicateur du glide sera au-dessus de l'avion.

c. Les radio-bornes (markers): le système ILS est complété par trois radio-bornes à rayonnement vertical, situé sur l'axe d'approche à des distances caractéristiques :

- Passage à 7200m de hauteur (Outer Marker OM) ;

- Passage à 1050m de hauteur (Middle Marker MM) ;

- Passage à 30m de hauteur (Inner Marker IM).

Ils donnent une information sonore et visuelle d'écart discontinue de distance par rapport à un seuil de piste.

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