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Autor: Carlos Marchal Valls | Tutor: Joan Fonollosa Massana | Tema: Tecnologia, Francès
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Institut Montserrat
Substitution des pilots par machines, présent et futur Cours 2013-2014
Carlos Marchal Valls Tuteur: Joan Fonollosa Massana
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
1
Table des matières
Table des matières ........................................................................................................................ 1
1. Introduction et objectifs ............................................................................................................ 2
2. Principes théoriques .................................................................................................................. 3
3. Eléments extérieurs................................................................................................................... 4
3.1 La structure externe ............................................................................................................ 4
3.2 Motors ................................................................................................................................. 6
4. Systèmes électroniques ............................................................................................................ 7
4.1 Pilot automatique ................................................................................................................ 7
4.1.1 Panneau de configuration du mode [ MCP ] ................................................................ 7
4.1.2 Ordinateur de gestion du vol [FMC] ............................................................................. 8
4.2 Systèmes de régulation de l’air ........................................................................................... 9
4.3 Communications et radio ................................................................................................. 10
5. Procédés de vol ....................................................................................................................... 12
6. Proposition des systèmes ........................................................................................................ 15
6.1 Intégration des systèmes .................................................................................................. 15
6.2 Systèmes de vol automàtique ........................................................................................... 16
6.3 Systèmes d’aire ................................................................................................................. 18
6.4 Systèmes généraux ............................................................................................................ 19
7. Conclusions.............................................................................................................................. 20
8. Bibliographie ........................................................................................................................... 21
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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1. Introduction et objectifs
Le sujet choisi pour ma recherche est l'automatisation complète des avions
commerciaux. Le but de cette étude est d'analyser les systèmes et les procédures de
vol de l'avion commercial moderne. D'après les données obtenues, on considèrera
quel est l’état actuel de l’automatisation, quelles améliorations on peut implanter et
les avantages que cela comporterai.
J'ai choisi ce sujet pour plusieurs raisons. Tout d'abord, l'aviation est un sujet qui me
passionne et personnellement j'aime beaucoup, en particulier les systèmes complexes
que les aéronefs commerciaux d'aujourd'hui utilisent. Pour cette raison, j'ai obtenu
des connaissances sur les différents domaines de l'aviation et de l'aéronautique
comme hobby. Je pense sera utile, et même indispensable pour compléter mon travail.
Une autre raison pour laquelle j'ai choisi ce sujet est mon avenir universitaire. Mon
intention est de poursuivre un double diplôme en ingénierie informatique et ingénierie
aéronautique à la Universitat Politècnica de Catalunya. Donc je pense que ce travail va
me donner une base solide sur ces deux domaines, et il sera utile pour faciliter mes
études.
Les objectifs de mon travail peuvent être résumés comme suit:
• Exposer le fonctionnement essential d’un avion commercial et les parts et
dispositifs principaux.
• Expliquer clairement les procédures à suivre par l’équipage pendant tout le vol
et les systèmes de l’avion qu’y participent.
• Proposer des systèmes idéaux pour automatiser le vol et les précédemment où
l’équipage intervient.
• Comparer ces systèmes avec les actuels et la recherche que les diverses
entreprises aéronautiques sont en train de faire.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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2. Principes théoriques
La portance est la principale force qui sous-tend le vol de tout aéronef aujourd’hui.
Cette force est perpendiculaire à la direction de la vitesse du fluide (l'air en
l'occurrence) et son sens est toujours contraire au poids de l'avion.
L'équation montre la formule pour la portance F : ρ est la densité en kg/m3 , V est la
vitesse en m/s et S est la surface de la plante de l’aille en m2 . Le coefficient de
portance C est obtenu par des calculs aérodynamiques complexes et des tests
expérimentaux effectués dans des souffleries.
La portance s’obtient par la forme et la position de l’aile. L'aile dévie l'air et crée une
force de direction opposée, ça s'explique par la troisième loi de Newton. Dans le cas où
l'angle de l'aile est dans des paramètres normaux, cette déviation a lieu vers le bas et
cela génère une force vers le haut. En plus, cette force engendre une forte pression
dans le bas de l’aile, ce qui crée une zone où la pression est supérieure à la valeur
nominale. Il produit l'effet inverse au sommet.
Le concept d’angle d’attaque est essentiel pour comprendre le fonctionnement de
l'aile de l’avion. L'angle d’attaque, généralement représenté par la lettre grecque
alpha, est un autre concept aérodynamique très complexe.
En gros, l'angle est la différence angulaire entre la direction dans laquelle le fluide
initialement coule et la direction dans laquelle l'aile l’a dévié. Plus la valeur de l'angle
d’attaque, le plus grande le coefficient de portance de l’aéronef. C'est en partie vrai,
parce que quand on arrive à un point connu comme angle critique, l'avion commence à
perdre portance jusqu'à elle devient
nulle. Ceci est connu comme
décrochage.
Le décrochage est un problème très
dangereux dans lequel tous les aéronefs
peuvent entrer. Il se produit en cas de
dépassement de l'angle d'attaque
critique. À ce stade, l'augmentation
d’angle d’attaque produit moins de
portance et plus de traînée.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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En outre, l’air se sépare lentement les
ailes, c'est à la fois la cause et la
conséquence de la réduction de vitesse
et portance. À mesure qu’on augmente
encore plus l’angle d’attaque, le point
où le flux d'air se sépare de l’aile se
déplace vers l'avant. Quand on arrive à
la limite, l'air est complètement séparé
de l’aile, et ça élimine tout le support
qui pouvait maintenir l'avion.
Le décrochage peut aussi être
directement lié à la vitesse, car en
petites vitesses, l'air est aussi détourné à inférieure vitesse, produisant moins de
portance. Par conséquent, pour maintenir l'altitude c’est nécessaire d'augmenter
l'angle d’attaque pour augmenter la portance. Dans ces cas, si l’on l’augmente trop
l’avion entre en décrochage, mais si l’on le réduit trop l’avion perdra de l’altitude.
Pour récupérer d’un décrochage, il faut incliner l’avion vers le bas. Cela augmente la
vitesse et réduit l’angle d’attaque critique considérablement. Quand on récupère
certaine vitesse, on peut s’stabiliser et poursuivre le vol normal.
2. Eléments extérieurs
Cette section traite des différents éléments mécaniques et structurelles qui sont
nécessaires ou facilitent l'aviation commerciale.
2.1 La structure externe
Le fuselage est la partie de l’avion qui contient les passagers et les marchandises. En
plus d’avoir des niveaux élevés de performance aérodynamique, le fuselage doit être
aussi léger que possible et avoir de l'espace et de distribution efficace.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Le procédé de fabrication du fuselage a beaucoup évolué au cours du temps. La
fabrication commence avec plusieurs plaques d'aluminium sous la forme d'une section
plane et rigide. Puis on utilise des barres longitudinales appelées stringers qui relient
les sections.
Enfin, on ajoute tous les éléments nécessaires à l’intérieur, de l'équipement
électronique de sièges et de portes. Les sièges peuvent être placés dans des
différentes distributions en fonction de la structure de classe de l’aéronef.
Dans ces structures, les pièces qui ne sont pas à proprement parler part du fuselage,
comme les ailes et les moteurs, sont couverts de toute façon par les mêmes plaques
d'aluminium avec des rivets qui couvrent le fuselage, formant une structure plus solide
résistant.
L'aile est un appendice de l’aéronef, il n’y a une à chaque côté. Sa fonction principale
est de fournir de portance à l'aéronef. Cependant, elle remplit aussi d'autres fonctions.
La plus importante est loger les surfaces de contrôle. Ces zones sont essentielles à
toute opération ou manœuvre en vol. Elles permettent de modifier la forme de l'aile et
de modifier ses propriétés aérodynamiques.
Uns des dispositifs de control essentiaux sont les flaps, les slats et les spoilers. Ces
dispositifs sont utilisés pour modifier les propriétés de portance et de résistance. Les
flaps sont des éléments qui peuvent être pliés et augmentent la surface utile de l'aile,
ce qui augmente la portance et la traînée.
Les slats remplissent la même fonction,
mais se situent à l'avant de l'aile à la
place de derrière. Enfin, les spoilers
remplissent des fonctions essentielles
dans la régulation de la portance. Ces
extensions peuvent réduire
considérablement la portance et
augmenter la résistance produite par
l'air.
Dans l’illustration, vous pouvez voir les
différentes directions prises par l'air en
fonction de la configuration de ces trois
éléments. Les spoilers sont en rouge, les
flaps en vert au côté des spoilers et les
slats au-devant. Comme on peut voir,
c’est possible de passer d’un modèle
dans lequel l'air se déplace au plan avant, à un où l’air fait de résistance.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Les ailerons sont responsables de la commande de la rotation de l’avion. Ils sont
similaires aux flaps, mais sa force est beaucoup plus élevé et peuvent être pliés à la fois
vers le haut et vers le bas.
Lors de la queue de l'avion sont les
stabilisants de direction et de
profondeur. Le rôle des stabilisateurs est
de rendre le nez de l'avion vers l'avant
quand toutes les surfaces de control sont
en position neutre. La fonction de
l'ascenseur est incliner le nez vers le haut
ou vers le bas, et cela du gouvernail est
de l’incliner latéralement.
Le train d'atterrissage est un ensemble de
mécanismes qui permettent à un avion
de se déplacer sur terre, le décollage ou l’atterrissage. Se rétracte par des systèmes
hydrauliques qui se maintiennent dans le fuselage.
Il comprend également le système de freinage, vital surtout pour l’atterrissage. Ce
système applique freins céramiques avancées sur les roues à haute pression pour
arrêter l'avion une fois qu'il a touché le sol.
2.2 Motors
Les moteurs que tous les grands avions commerciaux utilisent sont des moteurs de
propulsion à réaction. Ce sont le type de moteur utilisé aujourd'hui dans l'aviation
commerciale pour les compagnies aériennes.
Plus précisément, il s'agit d'un type de moteur à propulsion turbofan avec un ratio de
bypass élevé.
En premier lieu, un moteur est un dispositif qui transforme quelque type d’énergie en
énergie cinétique, ou mouvement. Plus précisément, un moteur de propulsion profite
de la troisième loi de Newton pour produire une poussée. En vertu de cette loi, chaque
force génère une force égale mais opposée. Par conséquent, ce type de moteur
expulse quelque substance dans la direction opposée au mouvement pour le produire.
Parmi ceux-ci , le système de turbine sont utilisés pour convertir l'énergie stockée dans
un carburant pour produire un mouvement de rotation.
Dans ce cas, c’est un type de turboréacteur à double flux. Dans ces moteurs, la turbine
est reliée mécaniquement à un ventilateur à l'avant de la turbine, le compresseur et un
autre ventilateur à la sortie. La turbine aspire l'air utilisé pour se propulser à partir de
deux sources différentes.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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La première est la turbine elle-même. L'air comprimé est utilisé pour brûler le
carburant. Le résultat est de l'air à haute pression et température, ce qui fait tourner la
turbine en mouvement par le compresseur et le ventilateur de retour, et ensuite
expulsé par le ventilateur en arrière pour propulser l’avion.
La deuxième est de l’air a pression normal qui entre par les côtés de la turbine. Cela se
produit par le ventilateur d’avant. Cet air est beaucoup moins chaud parce qu’il est
seulement en contact avec les parois des turbines quelques secondes, mais il produit
beaucoup d’énergie parce qu’il est en plus grandes quantités.
3. Systèmes électroniques
3.1 Pilot automatique
Les avions actuel sont équipés avec des différents systèmes qui interagissent les uns
avec les autres en permanence pendant tout le vol pour permette automatiser des
actions, pour que le pilot puisse se concentrer sur des aspects plus importants du vol
et pour améliorer la sécurité et la précision des manœuvres.
3.1.1 Panneau de configuration du mode [ MCP ]
Le panneau de configuration du mode est le système utilisé par le capitaine et co-
pilote pour contrôler les pilotes automatiques. Ce dispositif est situé dans la partie
centrale de la cabine, sous les fenêtres.
Ce panneau comporte divers instruments qui
régulent les conditions souhaitées de vol. Il
permet d'activer et de désactiver les
fonctions de pilotage automatique et de
réglementer les conditions que chacune de
ces fonctions remplira. Dans l’image, vous
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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pouvez voir une partie d'un MCP 737 avec sélecteur de vitesse (vitesse et IAS / MACH),
la vitesse de la turbine (N1) , le cours (cours) et de propulsion automatique ( A / T ) . Le
panneau peut également être utilisé pour réguler la vitesse altitude ou vertical.
Toutes ces fonctions ont besoin du pilote pour entrer manuellement les données
souhaitées à l’MCP. Cependant, l’MCP peut également fonctionner en modes de
navigation verticale et horizontale (VNAV et LNAV ) . Dans ce mode, le MCP reçoit des
données de l’ordinateur de vol. Cela permet ajuster à la route, la vitesse, l'altitude et
pratiquement tous les paramètres de vol ajustés en fonction de l'information de
routage stockées dans les ordinateurs de bord, le pilote n'a pas besoin d’ajusté
manuellement les valeurs nécessaires pour maintenir la route établie. Le MCP peut
également être programmée pour suivre le parcours indiqué par les différents
systèmes d'orientation pour la radio existants, tels que VOR ou NDB.
Le MCP est équipé de plusieurs mesures de sécurité pour prévenir les accidents. Le
pilote peut instaurer des limites ce qu'il veut, de sorte que même si la route doit
atteindre une altitude, l’MCP est limité à l’latitude choisi par le pilot.
Aussi, s’il y a quelque interaction entre le capitaine ou co-pilote avec le joystick ou la
levier de propulsion, la fonction correspondante de la MCP est désactivé et les
interrupteurs de commande vont en mode manuel.
3.1.2 Ordinateur de gestion du vol [FMC]
L'ordinateur de gestion de vol est l'une des plus grandes avancées technologiques qui
ont eu lieu dans le monde de l’aviation. Dans la plupart des avions commerciaux, il n’y
a deux pour assurer la redondance. Chacun de ces appareils contient trois bases de
données différentes.
Le premier est le software, qui contient essentiellement toutes les fonctions et les
programmes qui sont nécessaires pour faire fonctionner le FMC et pour interagir avec
les autres systèmes.
La seconde base de données est le modèle et le
moteur (MEDB). Dans cette base il y a toutes les
informations relatives à l'aéronef dans lequel
l'ordinateur est intégré. Ce sont généralement
les vitesses de décollage en fonction des flaps et
des marchandises, la consommation de
carburant en fonction de l’altitude, la vitesse,
l'altitude et d'autres fonctionnalités et des
valeurs utilisées pour les calculs.
La troisième est la base la plus importante : la de
données de navigation ou NavDB. Cette base de
données mis à jour fréquemment sont stockées
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toutes les données de toutes les compagnies aériennes des références dans le monde.
Cela inclut des références à la radio, des waypoints, des voies aériennes, les aéroports
et les pistes.
Il contient également des SD et STAR, qui sont les routes l'aéronef doit suivre
strictement juste après le décollage et avant l'atterrissage. Cela permet d’utiliser des
voies aériennes ou des routes à l'aide de points de navigation, au lieu d’avoir d’entrer
les coordonnées de chacun d'eux manuellement.
Avec cette information, le FMC peut calculer les variations de direction et de
propulsion nécessaire pour suivre la route, et transmettre ces informations à l’MCP
Il permet aussi toutes sortes d'ajustements en cours de vol, comme augmenter les
performances au détriment de la vitesse ou de se tourner vers un autre aéroport.
3.2 Systèmes de régulation de l’air
Les avions commerciaux possèdent plusieurs systèmes pour conditionner l' air à
l'intérieur de la cabine de passagers, le poste de pilotage et la cargaison.
L'atmosphère à l'intérieur de l'aéronef doit être maintenue sous certaines conditions
pour éviter les risques pour la santé des passagers et de l’équipage. L'air aux 12.500
pieds est à une pression qui cause des problèmes physiologiques pour l'homme.
L’hypoxie (manque d'oxygène) est le plus fréquent : cause des difficultés dans la
pensée et la vision, l'inconscience et finalement la mort. Un autre est le syndrome de
décompression : le sang est saturé d'azote en raison de la diminution de la solubilité à
la pression, et l'excès est converti en bulles de gaz d'azote qui provoquent une douleur
très forte et des dommages aux organes.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Le système de pressurisation peut maintenir l’atmosphère à l'intérieur des limites
tolérables pour les gens. Ce résultat est obtenu grâce à un fuselage étanche à l’air, ce
qui permet de maintenir une pression de cabine différente à l’extérieure. Cette
pression interne est mesurée par la hauteur de la cabine, ce qui indique l’altitude à
laquelle on serait à la même pression que dans la cabine. L'altitude de la cabine ne
peut jamais arriver de 8000 pieds, estimant que l'altitude de croisière moyenne est
d'environ 35.000 pieds. L'altitude de la cabine ne peut être maintenue à 0 en raison
des limites structurelles du fuselage.
Le système de pressurisation est un composant du système de contrôle de
l'environnement (ECS). Ce système reçoit de l'air directement à partir de la turbine à la
phase de compression. L’air provenant de la turbine est connu comme bleed air.
L'air une fois pressurise est à une température d’entre -10 et 5 degrés Celsius. Avant
d'entrer dans la cabine il est réchauffe a une température agréable pour les personnes.
Tout d'abord, il est chauffé à une température de 25 degrés Celsius à un système HVAC
de pompe à chaleur. Il faut également filtrer les particules nocives de l’air qui vient de
la turbine, qui peuvent causer de l'inconfort pour les passagers et les dommages à long
terme pour l'équipage.
Tout ce procès le font deux systèmes indépendants appelés de conditionnement d'air.
Chacun de ces systèmes reçoit de l'air à partir de l'une des turbines et en cas de
défaillance de l’un, l'autre peut encore garder pressurisation de la cabine. En cas
d'échec total des systèmes d'air ou des deux turbines, la cabine perd de la pression à
un taux suffisamment bas pour permettre aux pilotes de descendre avant d'atteindre
des niveaux dangereux.
Toutefois, les aéronefs sont équipés de masques d'air qui alimentent riches en
oxygène passagers d'air sous pression en cas de décompression.
3.3 Communications et radio
Les avions modernes encore utilisent presque les mêmes systèmes de communication
depuis d’une vingtaine d’années, même s’il y a eu des améliorations notables dans ses
fonctions.
Tout d'abord, l'appareil dispose d'un transpondeur de radar qui permet aux tours de
contrôle l'identification de l'avion pour le distinguer des autres. Ces systèmes sont
composés de quatre numéros différents attribués par la tour de contrôle pour
demander la permission pour le vol. La seule situation où on peut modifier le nombre
de transpondeur sans autorisation est en cas d'urgence.
Pour les communications verbales, les aéronefs utilisent un système de
communication à canal unique pour la radio à haute fréquence. Cela signifie que
chaque pilote va s’attribuer une seule fréquence à laquelle reçoivent tous les appareils
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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de communication. Par conséquent il faut suivre un protocole strict de communication
à ces canaux pour éviter les interférences ou de l'interruption d'un pilote à l'autre.
Il existe plusieurs types d’aiguilleurs du ciel. La terre est ce qui donne toutes les
autorisations liées à la prise de vue, indiquant l'avion pour aller à la piste. Egalement
elle est en charge de faire la même chose avec les avions qui veulent atterrir. La tour
donne l'autorisation pour le plan de vol et permet d’atterrir et de décoller. Elle
contrôle également l'espace aérien autour de l'aéroport, qui peut être attribué une
superficie de plus de 300 nm (555 km ) . Les pilotes de sortie sont chargés de guider les
aéronefs de l'élever à une altitude sûre et une distance de sécurité avec les autres
aéronefs.
Dans un vol normal suivra l'ordre suivant:
• Demander l’autorisation de vol à la tour
• Demander route pour la piste à terre
• Demander l’autorisation de décollage à tour
• Demander indications de sortie au control de sorties
• Demander instructions aux tours en route
• Demander route d’approximation au control d’approximation
• Demander l’autorisation d’atterrissage à tour
• Demander route pour le hangar à terre
Toutes ces communications sont faites dans différentes fréquences VHF . La seule
exception est sur les vols transatlantiques. Ceux-ci ne seraient pas dans couverture
radar à une certaine distance de la côte. En outre, en raison des grandes distances
entre les aéronefs et les contrôleurs les fréquences HF sont utilisées pour aller plus
loin. Quand les avions sont dans l'océan les aiguilleurs ne couvrent pas les pilotes et
parlent avec eux uniquement en cas d'urgence ou d'incident.
En second lieu, les avions ont généralement deux ou plusieurs radios de navigation,
similaire à l’image. Ceux-ci utilisent également des radios VHF, mais son but n'est pas
la communication verbale, mais transmettre des informations aux instruments. Les
différents types d’étiquettes de radio (NDB , VOR , ND, ILS ) transportent différents
données représentées aux instruments. Tous ces systèmes sont passifs, ce qui signifie
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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qu'ils n'ont pas besoin que le récepteur interagit avec eux : ils émettent constamment
des données et c’est tout ce qui est nécessaire pour les utiliser.
En dehors de tous ces systèmes, les avions disposent d'un système de communication
interne pour se communiquer avec l’équipage et les passagers, qui est également
contrôlé depuis le poste de pilotage.
4. Procédés de vol
Avant le vol, les pilotes ont examiné le plan de vol et une fois revu et préparé pour
l'envoyer à l'opérateur central doivent l’envoyer à la tour de contrôle. Les plans de vol
pour les vols commerciaux sont toujours avec instruments et GPS. Le chemin à suivre
est généralement plein fixé par l'entreprise, mais il peut changer selon les conditions
météorologiques.
Après que le carburant nécessaire au vol est calculé, on demande d'ajuster la quantité
en fonction des résultats, en tenant compte de critères tels que la charge, le passage,
la température et du vent.
Enfin, le capitaine a fait une inspection en dehors de l'avion pour s'assurer que tout est
en ordre avant de monter dans l'avion et aller à la phase d’allumage.
Dans la plupart des cas, une fois que l'avion a atterri et les passagers ont été
débarqués, on n’éteint pas tous les systèmes, mais laissé certains systèmes prêts pour
le prochain équipage. Quand on éteint tous les systèmes on dit que l'avion est CnD
(froid et sombre). La description du processus d'allumage expliqué ici correspond à un
avion commercial bimoteur générique CnD.
Allumer les systèmes basiques
Vérifier que les freins sont activés
Allumer la batterie
Vérifier lectures du système électrique
Connecter les pompes du système hydraulique
Connecter les pompes du combustible
Allumer les lampes de la cabine
Connecter l’électricité de terre
Armer les lumières d’émergence
Allumer les lumières extérieures
Introduire donnés de l’avion
Introduire poids de l’équipage
Introduire volume de combustible
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Allumer conditionnement d’aire
Allumer ventilateurs
Allumer packs d’air
Tester systèmes
Vérifier que les spoilers sont désactivés
Vérifier que les pilots automatiques sont désactives
Tester le système d’enregistrement.
Tester IRS
Configurer géolocalisation
Aligner IRS
Introduire cordonnes à l’FMC
Configurer IRS
Configurer route à l’FMC
Introduire code aéroport à l’ FMC
Introduire code destination à l’FMC
Introduire numéro vol
Introduire route utilisant cordonnes GPS
Introduire altitude
Connecter moteur auxiliaire
Allumer moteur auxiliaire
Connecter air du générateur auxiliaire
Connecter générateur auxiliaire
Déconnecter de l’électricité de terre
Configuration finale
Connecter avec la tour
Demander autorisation de vol
Introduire donnés de la tour
Introduire pression atmosphérique
Déconnexion de terre
Fermer les portes
Replier escaliers
Fermer porte de la cabine
Allumer moteurs et turbines (1)
Demander autorisation d’allumer moteurs
Déconnecter freins
Ignition du moteur 1
Combustible au moteur 1
Activer générateur 1
Ignition du moteur 2
Combustible au moteur 2
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Allumer moteurs et turbines (2)
Activer générateur 2
Déconnecter générateur auxiliaire
Déconnecter moteur auxiliaire
Préparer pour roulage
Configurer flaps
Configurer freins
Configurer spoilers
Allumer l’extérieur
Activer système anticollision
Roulage
Connecter radio de terre
Demander autorisation de roulage
Rouler vers le point d’attend de la piste
Pre-décollage
Configurer pilot automatique
Demander permis de décollage
Allumer signaux de décollage
Allumer lumière stroboscopique
Allumer transpondeur
Rouler à la piste
Décollage
Activer frein
Activer autopropulsion
Vérifier niveau de turbines
Désactiver frein
Élever le nez à la vitesse indiquée
Fermer train d’atterrissage
Activer pilot automatique
Désactiver flaps graduellement
Ascension
Désarmer freins
Désarmer spoilers
Étendre lumières extérieurs
Arriver à altitude indiquée
Vol Réviser les instruments périodiquement
Avoir contacté avec aiguilleur
Configurer systèmes pour
atterrissage (1)
Demander conditions météorologiques
Configurer altitude
Initier descends automatique
Introduire approximation à l’FMC
Syntoniser guide automatique d’atterrissage
Armer freins et spoilers
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Configurer systèmes pour
atterrissage (2)
Demander autorisation d’approximation
Allumer signaux extérieures
Activer flaps pour atterrissage
Atterrissage
Activer auto-atterrissage
Confirmer autorisation d’atterrissage
Contrôler atterrissage jusqu'à la vitesse de roulage
Roulage Rouler vers la porte
Désactiver systèmes de navigation
Étendre moteurs
Allumer moteur auxiliaire
Connecter générateur auxiliaire
Déconnecter générateurs des moteurs
Étendre moteurs
Finaliser vol Ouvrir portes
Étendre le reste des systèmes
5. Proposition des systèmes
Dans cette section, nous proposons plusieurs façons d'automatiser la plupart des
fonctions qui sont complexes pour donner une plus grande sécurité pour l'équipage. La
section est structurée en fonction des différents systèmes qui composent l’avion. Dans
chaque section décrit l'état actuel de l'environnement est concerné, et procède
ensuite à faire des propositions pour le meilleur ou pour modifier les systèmes
existants.
5.1 Intégration des systèmes
Actuellement, les systèmes de l’avion sont assez indépendants. Bien que FMC a accès à
plusieurs systèmes à recevoir des données sur la position et l'état de l’équipement, ces
canaux sont généralement unilatéraux et limités à des fonctions strictement
nécessaires.
En plus, des nombreux systèmes de faible complexité sont complètement
indépendants, tels que l'éclairage ou la pressurisation de la cabine. Bien que cette
conception facilite l'installation de câblage et simplifie le montage des instruments,
avec les technologies actuelles serait parfaitement possible de relier certains de ces
systèmes.
Par conséquent, je propose la création d'un système unifié qui peut au moins montrer
l'état des différents systèmes de l'avion dans une interface unique. Dans un cas idéal,
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
16
ce système permettrait également de surveiller et de modifier les valeurs facilement
en utilisant une interface graphique simple et un clavier. Je pense qu'un tel système
est nécessaire aujourd'hui parce que l’aviation commerciale a progressé beaucoup et
aussi la complexité de leurs systèmes.
Les systèmes actuels sont entièrement numériques et électroniques, ainsi l'effort
nécessaire pour créer un tel système serait acceptable, et les avantages en matière de
sécurité et de confort seraient le retour sur l’investissement.
En outre, un tel système pourrait servir de base à toute amélioration qui pourrait être
mis en œuvre dans d'autres systèmes. Ainsi, les défaillances dans certains systèmes
qu’il y a aujourd'hui et que l’on doit fixer physiquement utilisant des dispositifs et des
systèmes externes, pourraient être fixées avec des mises à jour du firmware ou des
améliorations à ce système, servent aussi à identifier les défauts et les corriger
rapidement et efficacement.
Boeing Airbus Proposition idéel
Actuellement, Boeing est en train de développer un système pour automatiser tout le vol au nouveau 787
L’ordinateur des Airbus à un niveau très haut de communication avec les autres systèmes, mais il est unilatéral
L’ordinateur et les systèmes seraient complètement liés et opérés par le même système
5.2 Systèmes de vol automàtique
Dans les systèmes de contrôle de vol automatique il y a le panneau de pilote
automatique et l'ordinateur de gestion de vol. Ces systèmes comprennent un haut
degré d’automatisation, mais il y a des domaines où ils pourraient se développer.
Par exemple, le FMC a une interface rudimentaire et la plupart des nombreux détails
qui sont nécessaires pour la planification du vol doivent être calculés et entrés
manuellement dans l'ordinateur. Pour cette raison, je pense qu'il serait extrêmement
utile un système pour recevoir automatiquement ces informations par radio.
L'opérateur de la compagnie recevrait le plan de vol et il serait responsable de
l'introduire dans la base de données de la compagnie, en plus des données comme le
nombre de passagers et le poids. Cette information est délivrée pour une des chaînes
de radio que chaque compagnie aérienne a réservée au format numérique. Les pilotes
doivent donc sélectionner uniquement les données pour son vol à travers de ce canal
et l’ FMC les mettra automatiquement.
Ce serait également applicable à des données qui sont indépendantes du vol, comme
la vitesse du vent ou la piste active, qui actuellement sont indiqués oralement par
radio et par conséquent les pilotes doivent entrer manuellement. Ces innovations
n’ont pas besoin de plusieurs d'efforts pour les mettre en place, et dans le long terme
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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elles permettraient d'économiser beaucoup de temps, car le procès du pre-vol serait
énormément accéléré.
Boeing Airbus Proposition idéel
Boeing n’a pas annoncé publiquement aucun progrès en ce cadre.
Airbus est en train de développer un système digital de communications pour longue distance.
La communication serait totalement digital et permettrait transmettre données et communication simultanée sur le même canal.
Dans cette section, j'ai également proposé un système entièrement nouveau qui je
pense est une extension logique de ce que je viens d’expliquer. Le roulage des avions
aux pistes et aux hangars se fait utilisant des chartes et des systèmes rudimentaires
par les pilots.
Afin de réduire la complexité du roulage, je pense que nous devrions changer
complètement le système. Au lieu de suivre les indications du contrôleur à l'aide des
graphiques et des affiches, on pourrait mettre en place une interface simple pour la
navigation GPS. La taille et de la complexité d’une base de données contenant les
aéroports et la piste en forme de vecteurs seraient minimes. Ce système permettrait
au pilote de ramener l'avion à la porte facilement tandis que le copilote est libre de
communiquer avec la terre ou de réviser les instruments. Pour de nombreuses lignes
qui opèrent beaucoup de vols, ça serait très bénéfique, car dans de nombreux cas les
pilotes ne sont pas familiers avec les aéroports de destination.
SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR
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Boeing Airbus Proposition idéel
Boeing n’a pas annoncé publiquement aucun progrès en ce cadre.
Airbus n’a pas annoncé publiquement aucun progrès en ce cadre.
Le système permettrait au pilot aller à tous les hangars de tous les aéroports sans complication et aide.
5.3 Systèmes d’aire
La pressurisation et la climatisation sont deux systèmes différents. Le circuit de
pressurisation comporte deux jauges de pression et un commutateur permettant de
sélectionner l'altitude à laquelle est la piste de destination. La régulation de la pression
se fait automatiquement par les systèmes numériques qui changent l'altitude de
cabine pour éviter les dommages de pression au fuselage.
Donc, on pourrait dire que le système de pressurisation est entièrement automatisé
pour n’exiger aucune donnée d'entrée manuelle sauf l’altitude de destination, qui
varie chaque voyage. Le système de conditionnement d’air est presque comme une
d’us à la maison, car il fonctionne comme un thermostat avec un sélecteur de
température et control des ventilateurs.
Les packs d’air, cependant, ont plusieurs commutateurs et des régulateurs que les
pilots doivent faire attention assez fréquemment et souvent pour processus essentiels
tels que l’allumage des moteurs ou à l’atterrissage. Des procédés comme changer le
flux d’air, ouvrir les vannes de régulation ou opérer les sorties d'air des turbines
doivent être effectuées manuellement à partir du panneau.
Pour cette raison, je crois que l'automatisation du flux d'air serait une priorité
moyenne dans les avions parce que même si ’il ne nécessite pas une attention
constante, il distrait les pilotes pendant les moments clés du vol. Avec l'installation
d'un système simple qui automatise ces étapes de manière séquentielle, les pilotes
pourraient se concentrer sur les données et les comportements des turbines pendant
le processus de combustion, et détecter des irrégularités qui autrement ils ne
pourraient pas voir, et d'éviter les incidents.
Boeing Airbus Proposition idéel Boeing a des systèmes automatiques pour réguler l’air, mais il recommande utiliser le mode manuel pour opérations critiques.
Airbus a aussi des systèmes automatiques, et il travaille vers sa sécurité.
Le système d’air fonctionnerait de manière automatique sans aucune interaction avec les pilots pendant le vol.
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5.4 Systèmes généraux
Les avions disposent de différents systèmes d’éclairage qui sert à éclairer et à signaler,
et qui doivent être allumés et éteints dans des conditions particulières comme
l'atterrissage et le décollage pour se conformer à la réglementation. Aujourd'hui,
l'ensemble des lumières s’utilise avec des commutateurs sur un panneau. C'est un
processus relativement simple qui ne provoque presque aucun problème à l'équipage
et normalement ne provoque aucun stress.
Pour cette raison, je trouve que l'amélioration de ce système n’est pas une priorité et
ne serait pas le moyen le plus efficace d'investir dans l’automatisation. Toutefois, il
serait utile de changer les commutateurs pour un système moins encombrant et
faciliter l'utilisation du système, qui est directement au-dessus des conducteurs dans la
plupart des avions.
De la cabine, vous pouvez également contrôler l'état des différentes portes et
compartiments de l’appareil. Cela se fait normalement par des interrupteurs simples.
Comme avec l’éclairage, ce système ne se bénéficierait pas grandement d’une réforme
importante car il est très simple. Nonobstant, ces indicateurs pourraient être
remplacées par des LED qui indiquent l'état de la porte, ce qui permettrait de détecter
et de remédier aux défaillances avec plus de précision et de vitesse.
Ainsi, ces deux systèmes ne bénéficieront pas de ce changement substantiel de base
de la performance, mais certainement que pourraient revoir leurs interfaces pour
simplifier son fonctionnement
Boeing Airbus Proposition idéel Dans les appareils Boeing, les systèmes simples n’ont pas aucune innovation
Airbus utilise des interrupteurs plus simplifies pour ces systèmes, mais ils sont encore manuels
Ces systèmes seraient totalement automatiques, avec control simple pour des boutons.
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6. Conclusions
Les résultats de ce travail ont été très éclairants. En premier lieu, l’on a vu que
l’automatisation des avions commerciens est une industrie très nouvelle, mais qui a
fait des progrès très notables.
Aujourd’hui il y a suffisants connaissances scientifiques pour pouvoir automatiser le vol
commercial à un grand dégrée. Malheureusement, il y a des problèmes pratiques qui
font impossible d’implémenter ces systèmes pour raisons économiques ou de coût
énergétique. Nonobstant, les entreprises aéronautiques luttent contre ces
inconvenances et peu à peu trouvent des façons d’implémenter incurables systèmes
technologiques aux avions.
Comme l’on a vu, l’abîme entre théorie et réalité dans le champ de l’automatisation du
vol commercial s’a réduit considérablement avec le progrès du computation et
technologie numérique.
D’un côté, Boeing est pionner dans le champ de l’automatisation des systèmes
basiques, comme le control de propulsion et de navigation, et aussi les systèmes
internes comme la pressurisation. De l’autre cote, Airbus a mis son effort à
automatiser des procès simples mais vitaux pour simplifier tout le vol, mais en moins
profondeur.
Dans mon travail j’ai proposé ce que je considère une automatisation idéal avec les
moyens que l’on a aujourd’hui. Si on regarde les avions actuels individuellement, il
peut paraitre que l’aviation actuel est très loin de cet objectif. Nonobstant, si on
combine les progrès que toutes les entreprises aéronautiques ont fait, la réalité est
que on est plus prêt de cet idéal, et il pourrait être obtenu avec la collaboration de ces
entreprises, en lieu de la compétence.
Le résultat de mon travail, est que grâce à les similitudes entre les différents modèles
d’avion commercial, mais aussi grâce aux différents points de vue que chaque
entreprise a ; la meilleur route pour arriver à une automatisation complète serait la
collaboration et se centrer en des objectifs comme l’efficace et la sécurité.
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7. Bibliographie
1. Brady, Chris. THE BOEING 737 TECHNICAL SITE. [En línia] 9 / 1999.
http://www.b737.org.uk/index.htm.
2. BOEING 737 NG. [En línia] http://www.boeing737ng.co.uk/.
3. Conjecture Co. What is a mode control panel? wiseGEEK. [En línia]
http://www.wisegeek.com/what-is-a-mode-control-panel.htm.
4. CB Jones International, LLC. Flight Management Computer, FMC P/N. CB Jones
International. [En línia] http://www.flightmanagementcomputer.com/.
5. Barlog cc. ATC Procedures. [En línia] http://www.dooley.co.za/atc_procedures.htm.
6. Airbus S.A.S. Aircraft Characteristics and Operations. [En línia]
http://www.airbus.com/fileadmin/media_gallery/files/tech_data/AC/Airbus-AC-A320-
Jun2012.pdf.
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