Substitution des pilots par machines, présent et futur

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Institut Montserrat Substitution des pilots par machines, présent et futur Cours 2013-2014 Carlos Marchal Valls Tuteur: Joan Fonollosa Massana

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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, prsent et futur Cours 2013-2014

    Carlos Marchal Valls Tuteur: Joan Fonollosa Massana

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

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    Table des matires

    Table des matires ........................................................................................................................ 1

    1. Introduction et objectifs ............................................................................................................ 2

    2. Principes thoriques .................................................................................................................. 3

    3. Elments extrieurs................................................................................................................... 4

    3.1 La structure externe ............................................................................................................ 4

    3.2 Motors ................................................................................................................................. 6

    4. Systmes lectroniques ............................................................................................................ 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 Systmes de rgulation de lair ........................................................................................... 9

    4.3 Communications et radio ................................................................................................. 10

    5. Procds de vol ....................................................................................................................... 12

    6. Proposition des systmes ........................................................................................................ 15

    6.1 Intgration des systmes .................................................................................................. 15

    6.2 Systmes de vol automtique ........................................................................................... 16

    6.3 Systmes daire ................................................................................................................. 18

    6.4 Systmes gnraux ............................................................................................................ 19

    7. Conclusions.............................................................................................................................. 20

    8. Bibliographie ........................................................................................................................... 21

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    1. Introduction et objectifs

    Le sujet choisi pour ma recherche est l'automatisation complte des avions

    commerciaux. Le but de cette tude est d'analyser les systmes et les procdures de

    vol de l'avion commercial moderne. D'aprs les donnes obtenues, on considrera

    quel est ltat actuel de lautomatisation, quelles amliorations 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 systmes complexes

    que les aronefs commerciaux d'aujourd'hui utilisent. Pour cette raison, j'ai obtenu

    des connaissances sur les diffrents domaines de l'aviation et de l'aronautique

    comme hobby. Je pense sera utile, et mme indispensable pour complter mon travail.

    Une autre raison pour laquelle j'ai choisi ce sujet est mon avenir universitaire. Mon

    intention est de poursuivre un double diplme en ingnierie informatique et ingnierie

    aronautique la Universitat Politcnica 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

    tudes.

    Les objectifs de mon travail peuvent tre rsums comme suit:

    Exposer le fonctionnement essential dun avion commercial et les parts et

    dispositifs principaux.

    Expliquer clairement les procdures suivre par lquipage pendant tout le vol

    et les systmes de lavion quy participent.

    Proposer des systmes idaux pour automatiser le vol et les prcdemment o

    lquipage intervient.

    Comparer ces systmes avec les actuels et la recherche que les diverses

    entreprises aronautiques sont en train de faire.

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    2. Principes thoriques

    La portance est la principale force qui sous-tend le vol de tout aronef aujourdhui.

    Cette force est perpendiculaire la direction de la vitesse du fluide (l'air en

    l'occurrence) et son sens est toujours contraire au poids de l'avion.

    L'quation montre la formule pour la portance F : est la densit en kg/m3 , V est la

    vitesse en m/s et S est la surface de la plante de laille en m2 . Le coefficient de

    portance C est obtenu par des calculs arodynamiques complexes et des tests

    exprimentaux effectus dans des souffleries.

    La portance sobtient par la forme et la position de laile. L'aile dvie l'air et cre une

    force de direction oppose, a s'explique par la troisime loi de Newton. Dans le cas o

    l'angle de l'aile est dans des paramtres normaux, cette dviation a lieu vers le bas et

    cela gnre une force vers le haut. En plus, cette force engendre une forte pression

    dans le bas de laile, ce qui cre une zone o la pression est suprieure la valeur

    nominale. Il produit l'effet inverse au sommet.

    Le concept dangle dattaque est essentiel pour comprendre le fonctionnement de

    l'aile de lavion. L'angle dattaque, gnralement reprsent par la lettre grecque

    alpha, est un autre concept arodynamique trs complexe.

    En gros, l'angle est la diffrence angulaire entre la direction dans laquelle le fluide

    initialement coule et la direction dans laquelle l'aile la dvi. Plus la valeur de l'angle

    dattaque, le plus grande le coefficient de portance de laronef. C'est en partie vrai,

    parce que quand on arrive un point connu comme angle critique, l'avion commence

    perdre portance jusqu' elle devient

    nulle. Ceci est connu comme

    dcrochage.

    Le dcrochage est un problme trs

    dangereux dans lequel tous les aronefs

    peuvent entrer. Il se produit en cas de

    dpassement de l'angle d'attaque

    critique. ce stade, l'augmentation

    dangle dattaque produit moins de

    portance et plus de trane.

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    En outre, lair se spare lentement les

    ailes, c'est la fois la cause et la

    consquence de la rduction de vitesse

    et portance. mesure quon augmente

    encore plus langle dattaque, le point

    o le flux d'air se spare de laile se

    dplace vers l'avant. Quand on arrive

    la limite, l'air est compltement spar

    de laile, et a limine tout le support

    qui pouvait maintenir l'avion.

    Le dcrochage peut aussi tre

    directement li la vitesse, car en

    petites vitesses, l'air est aussi dtourn infrieure vitesse, produisant moins de

    portance. Par consquent, pour maintenir l'altitude cest ncessaire d'augmenter

    l'angle dattaque pour augmenter la portance. Dans ces cas, si lon laugmente trop

    lavion entre en dcrochage, mais si lon le rduit trop lavion perdra de laltitude.

    Pour rcuprer dun dcrochage, il faut incliner lavion vers le bas. Cela augmente la

    vitesse et rduit langle dattaque critique considrablement. Quand on rcupre

    certaine vitesse, on peut sstabiliser et poursuivre le vol normal.

    2. Elments extrieurs

    Cette section traite des diffrents lments mcaniques et structurelles qui sont

    ncessaires ou facilitent l'aviation commerciale.

    2.1 La structure externe

    Le fuselage est la partie de lavion qui contient les passagers et les marchandises. En

    plus davoir des niveaux levs de performance arodynamique, le fuselage doit tre

    aussi lger que possible et avoir de l'espace et de distribution efficace.

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    Le procd de fabrication du fuselage a beaucoup volu 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 appeles stringers qui relient

    les sections.

    Enfin, on ajoute tous les lments ncessaires lintrieur, de l'quipement

    lectronique de siges et de portes. Les siges peuvent tre placs dans des

    diffrentes distributions en fonction de la structure de classe de laronef.

    Dans ces structures, les pices qui ne sont pas proprement parler part du fuselage,

    comme les ailes et les moteurs, sont couverts de toute faon par les mmes plaques

    d'aluminium avec des rivets qui couvrent le fuselage, formant une structure plus solide

    rsistant.

    L'aile est un appendice de laronef, il ny a une chaque ct. Sa fonction principale

    est de fournir de portance l'aronef. Cependant, elle remplit aussi d'autres fonctions.

    La plus importante est loger les surfaces de contrle. Ces zones sont essentielles

    toute opration ou manuvre en vol. Elles permettent de modifier la forme de l'aile et

    de modifier ses proprits arodynamiques.

    Uns des dispositifs de control essentiaux sont les flaps, les slats et les spoilers. Ces

    dispositifs sont utiliss pour modifier les proprits de portance et de rsistance. Les

    flaps sont des lments qui peuvent tre plis et augmentent la surface utile de l'aile,

    ce qui augmente la portance et la trane.

    Les slats remplissent la mme fonction,

    mais se situent l'avant de l'aile la

    place de derrire. Enfin, les spoilers

    remplissent des fonctions essentielles

    dans la rgulation de la portance. Ces

    extensions peuvent rduire

    considrablement la portance et

    augmenter la rsistance produite par

    l'air.

    Dans lillustration, vous pouvez voir les

    diffrentes directions prises par l'air en

    fonction de la configuration de ces trois

    lments. Les spoilers sont en rouge, les

    flaps en vert au ct des spoilers et les

    slats au-devant. Comme on peut voir,

    cest possible de passer dun modle

    dans lequel l'air se dplace au plan avant, un o lair fait de rsistance.

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    Les ailerons sont responsables de la commande de la rotation de lavion. Ils sont

    similaires aux flaps, mais sa force est beaucoup plus lev et peuvent tre plis 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 rle 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 lincliner latralement.

    Le train d'atterrissage est un ensemble de

    mcanismes qui permettent un avion

    de se dplacer sur terre, le dcollage ou latterrissage. Se rtracte par des systmes

    hydrauliques qui se maintiennent dans le fuselage.

    Il comprend galement le systme de freinage, vital surtout pour latterrissage. Ce

    systme applique freins cramiques avances sur les roues haute pression pour

    arrter l'avion une fois qu'il a touch le sol.

    2.2 Motors

    Les moteurs que tous les grands avions commerciaux utilisent sont des moteurs de

    propulsion raction. Ce sont le type de moteur utilis aujourd'hui dans l'aviation

    commerciale pour les compagnies ariennes.

    Plus prcisment, il s'agit d'un type de moteur propulsion turbofan avec un ratio de

    bypass lev.

    En premier lieu, un moteur est un dispositif qui transforme quelque type dnergie en

    nergie cintique, ou mouvement. Plus prcisment, un moteur de propulsion profite

    de la troisime loi de Newton pour produire une pousse. En vertu de cette loi, chaque

    force gnre une force gale mais oppose. Par consquent, ce type de moteur

    expulse quelque substance dans la direction oppose au mouvement pour le produire.

    Parmi ceux-ci , le systme de turbine sont utiliss pour convertir l'nergie stocke dans

    un carburant pour produire un mouvement de rotation.

    Dans ce cas, cest un type de turboracteur double flux. Dans ces moteurs, la turbine

    est relie mcaniquement un ventilateur l'avant de la turbine, le compresseur et un

    autre ventilateur la sortie. La turbine aspire l'air utilis pour se propulser partir de

    deux sources diffrentes.

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    La premire est la turbine elle-mme. L'air comprim est utilis pour brler le

    carburant. Le rsultat est de l'air haute pression et temprature, ce qui fait tourner la

    turbine en mouvement par le compresseur et le ventilateur de retour, et ensuite

    expuls par le ventilateur en arrire pour propulser lavion.

    La deuxime est de lair a pression normal qui entre par les cts de la turbine. Cela se

    produit par le ventilateur davant. Cet air est beaucoup moins chaud parce quil est

    seulement en contact avec les parois des turbines quelques secondes, mais il produit

    beaucoup dnergie parce quil est en plus grandes quantits.

    3. Systmes lectroniques

    3.1 Pilot automatique

    Les avions actuel sont quips avec des diffrents systmes 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 amliorer la scurit et la prcision des manuvres.

    3.1.1 Panneau de configuration du mode [ MCP ]

    Le panneau de configuration du mode est le systme utilis par le capitaine et co-

    pilote pour contrler les pilotes automatiques. Ce dispositif est situ dans la partie

    centrale de la cabine, sous les fentres.

    Ce panneau comporte divers instruments qui

    rgulent les conditions souhaites de vol. Il

    permet d'activer et de dsactiver les

    fonctions de pilotage automatique et de

    rglementer les conditions que chacune de

    ces fonctions remplira. Dans limage, vous

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    pouvez voir une partie d'un MCP 737 avec slecteur de vitesse (vitesse et IAS / MACH),

    la vitesse de la turbine (N1) , le cours (cours) et de propulsion automatique ( A / T ) . Le

    panneau peut galement tre utilis pour rguler la vitesse altitude ou vertical.

    Toutes ces fonctions ont besoin du pilote pour entrer manuellement les donnes

    souhaites lMCP. Cependant, lMCP peut galement fonctionner en modes de

    navigation verticale et horizontale (VNAV et LNAV ) . Dans ce mode, le MCP reoit des

    donnes de lordinateur de vol. Cela permet ajuster la route, la vitesse, l'altitude et

    pratiquement tous les paramtres de vol ajusts en fonction de l'information de

    routage stockes dans les ordinateurs de bord, le pilote n'a pas besoin dajust

    manuellement les valeurs ncessaires pour maintenir la route tablie. Le MCP peut

    galement tre programme pour suivre le parcours indiqu par les diffrents

    systmes d'orientation pour la radio existants, tels que VOR ou NDB.

    Le MCP est quip de plusieurs mesures de scurit pour prvenir les accidents. Le

    pilote peut instaurer des limites ce qu'il veut, de sorte que mme si la route doit

    atteindre une altitude, lMCP est limit llatitude choisi par le pilot.

    Aussi, sil 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 dsactiv 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 avances technologiques qui

    ont eu lieu dans le monde de laviation. Dans la plupart des avions commerciaux, il ny

    a deux pour assurer la redondance. Chacun de ces appareils contient trois bases de

    donnes diffrentes.

    Le premier est le software, qui contient essentiellement toutes les fonctions et les

    programmes qui sont ncessaires pour faire fonctionner le FMC et pour interagir avec

    les autres systmes.

    La seconde base de donnes est le modle et le

    moteur (MEDB). Dans cette base il y a toutes les

    informations relatives l'aronef dans lequel

    l'ordinateur est intgr. Ce sont gnralement

    les vitesses de dcollage en fonction des flaps et

    des marchandises, la consommation de

    carburant en fonction de laltitude, la vitesse,

    l'altitude et d'autres fonctionnalits et des

    valeurs utilises pour les calculs.

    La troisime est la base la plus importante : la de

    donnes de navigation ou NavDB. Cette base de

    donnes mis jour frquemment sont stockes

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    toutes les donnes de toutes les compagnies ariennes des rfrences dans le monde.

    Cela inclut des rfrences la radio, des waypoints, des voies ariennes, les aroports

    et les pistes.

    Il contient galement des SD et STAR, qui sont les routes l'aronef doit suivre

    strictement juste aprs le dcollage et avant l'atterrissage. Cela permet dutiliser des

    voies ariennes ou des routes l'aide de points de navigation, au lieu davoir dentrer

    les coordonnes de chacun d'eux manuellement.

    Avec cette information, le FMC peut calculer les variations de direction et de

    propulsion ncessaire pour suivre la route, et transmettre ces informations lMCP

    Il permet aussi toutes sortes d'ajustements en cours de vol, comme augmenter les

    performances au dtriment de la vitesse ou de se tourner vers un autre aroport.

    3.2 Systmes de rgulation de lair

    Les avions commerciaux possdent plusieurs systmes pour conditionner l' air

    l'intrieur de la cabine de passagers, le poste de pilotage et la cargaison.

    L'atmosphre l'intrieur de l'aronef doit tre maintenue sous certaines conditions

    pour viter les risques pour la sant des passagers et de lquipage. L'air aux 12.500

    pieds est une pression qui cause des problmes physiologiques pour l'homme.

    Lhypoxie (manque d'oxygne) est le plus frquent : cause des difficults dans la

    pense et la vision, l'inconscience et finalement la mort. Un autre est le syndrome de

    dcompression : le sang est satur d'azote en raison de la diminution de la solubilit

    la pression, et l'excs est converti en bulles de gaz d'azote qui provoquent une douleur

    trs forte et des dommages aux organes.

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    Le systme de pressurisation peut maintenir latmosphre l'intrieur des limites

    tolrables pour les gens. Ce rsultat est obtenu grce un fuselage tanche lair, ce

    qui permet de maintenir une pression de cabine diffrente lextrieure. Cette

    pression interne est mesure par la hauteur de la cabine, ce qui indique laltitude

    laquelle on serait la mme pression que dans la cabine. L'altitude de la cabine ne

    peut jamais arriver de 8000 pieds, estimant que l'altitude de croisire moyenne est

    d'environ 35.000 pieds. L'altitude de la cabine ne peut tre maintenue 0 en raison

    des limites structurelles du fuselage.

    Le systme de pressurisation est un composant du systme de contrle de

    l'environnement (ECS). Ce systme reoit de l'air directement partir de la turbine la

    phase de compression. Lair provenant de la turbine est connu comme bleed air.

    L'air une fois pressurise est une temprature dentre -10 et 5 degrs Celsius. Avant

    d'entrer dans la cabine il est rchauffe a une temprature agrable pour les personnes.

    Tout d'abord, il est chauff une temprature de 25 degrs Celsius un systme HVAC

    de pompe chaleur. Il faut galement filtrer les particules nocives de lair qui vient de

    la turbine, qui peuvent causer de l'inconfort pour les passagers et les dommages long

    terme pour l'quipage.

    Tout ce procs le font deux systmes indpendants appels de conditionnement d'air.

    Chacun de ces systmes reoit de l'air partir de l'une des turbines et en cas de

    dfaillance de lun, l'autre peut encore garder pressurisation de la cabine. En cas

    d'chec total des systmes d'air ou des deux turbines, la cabine perd de la pression

    un taux suffisamment bas pour permettre aux pilotes de descendre avant d'atteindre

    des niveaux dangereux.

    Toutefois, les aronefs sont quips de masques d'air qui alimentent riches en

    oxygne passagers d'air sous pression en cas de dcompression.

    3.3 Communications et radio

    Les avions modernes encore utilisent presque les mmes systmes de communication

    depuis dune vingtaine dannes, mme sil y a eu des amliorations notables dans ses

    fonctions.

    Tout d'abord, l'appareil dispose d'un transpondeur de radar qui permet aux tours de

    contrle l'identification de l'avion pour le distinguer des autres. Ces systmes sont

    composs de quatre numros diffrents attribus par la tour de contrle pour

    demander la permission pour le vol. La seule situation o on peut modifier le nombre

    de transpondeur sans autorisation est en cas d'urgence.

    Pour les communications verbales, les aronefs utilisent un systme de

    communication canal unique pour la radio haute frquence. Cela signifie que

    chaque pilote va sattribuer une seule frquence laquelle reoivent tous les appareils

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

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    de communication. Par consquent il faut suivre un protocole strict de communication

    ces canaux pour viter les interfrences ou de l'interruption d'un pilote l'autre.

    Il existe plusieurs types daiguilleurs du ciel. La terre est ce qui donne toutes les

    autorisations lies la prise de vue, indiquant l'avion pour aller la piste. Egalement

    elle est en charge de faire la mme chose avec les avions qui veulent atterrir. La tour

    donne l'autorisation pour le plan de vol et permet datterrir et de dcoller. Elle

    contrle galement l'espace arien autour de l'aroport, qui peut tre attribu une

    superficie de plus de 300 nm (555 km ) . Les pilotes de sortie sont chargs de guider les

    aronefs de l'lever une altitude sre et une distance de scurit avec les autres

    aronefs.

    Dans un vol normal suivra l'ordre suivant:

    Demander lautorisation de vol la tour

    Demander route pour la piste terre

    Demander lautorisation de dcollage tour

    Demander indications de sortie au control de sorties

    Demander instructions aux tours en route

    Demander route dapproximation au control dapproximation

    Demander lautorisation datterrissage tour

    Demander route pour le hangar terre

    Toutes ces communications sont faites dans diffrentes frquences VHF . La seule

    exception est sur les vols transatlantiques. Ceux-ci ne seraient pas dans couverture

    radar une certaine distance de la cte. En outre, en raison des grandes distances

    entre les aronefs et les contrleurs les frquences HF sont utilises pour aller plus

    loin. Quand les avions sont dans l'ocan 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 gnralement deux ou plusieurs radios de navigation,

    similaire limage. Ceux-ci utilisent galement des radios VHF, mais son but n'est pas

    la communication verbale, mais transmettre des informations aux instruments. Les

    diffrents types dtiquettes de radio (NDB , VOR , ND, ILS ) transportent diffrents

    donnes reprsentes aux instruments. Tous ces systmes 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 rcepteur interagit avec eux : ils mettent constamment

    des donnes et cest tout ce qui est ncessaire pour les utiliser.

    En dehors de tous ces systmes, les avions disposent d'un systme de communication

    interne pour se communiquer avec lquipage et les passagers, qui est galement

    contrl depuis le poste de pilotage.

    4. Procds de vol

    Avant le vol, les pilotes ont examin le plan de vol et une fois revu et prpar pour

    l'envoyer l'oprateur central doivent lenvoyer la tour de contrle. Les plans de vol

    pour les vols commerciaux sont toujours avec instruments et GPS. Le chemin suivre

    est gnralement plein fix par l'entreprise, mais il peut changer selon les conditions

    mtorologiques.

    Aprs que le carburant ncessaire au vol est calcul, on demande d'ajuster la quantit

    en fonction des rsultats, en tenant compte de critres tels que la charge, le passage,

    la temprature 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 la phase dallumage.

    Dans la plupart des cas, une fois que l'avion a atterri et les passagers ont t

    dbarqus, on nteint pas tous les systmes, mais laiss certains systmes prts pour

    le prochain quipage. Quand on teint tous les systmes on dit que l'avion est CnD

    (froid et sombre). La description du processus d'allumage expliqu ici correspond un

    avion commercial bimoteur gnrique CnD.

    Allumer les systmes basiques

    Vrifier que les freins sont activs

    Allumer la batterie

    Vrifier lectures du systme lectrique

    Connecter les pompes du systme hydraulique

    Connecter les pompes du combustible

    Allumer les lampes de la cabine

    Connecter llectricit de terre

    Armer les lumires dmergence

    Allumer les lumires extrieures

    Introduire donns de lavion

    Introduire poids de lquipage

    Introduire volume de combustible

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

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    Allumer conditionnement daire

    Allumer ventilateurs

    Allumer packs dair

    Tester systmes

    Vrifier que les spoilers sont dsactivs

    Vrifier que les pilots automatiques sont dsactives

    Tester le systme denregistrement.

    Tester IRS

    Configurer golocalisation

    Aligner IRS

    Introduire cordonnes lFMC

    Configurer IRS

    Configurer route lFMC

    Introduire code aroport l FMC

    Introduire code destination lFMC

    Introduire numro vol

    Introduire route utilisant cordonnes GPS

    Introduire altitude

    Connecter moteur auxiliaire

    Allumer moteur auxiliaire

    Connecter air du gnrateur auxiliaire

    Connecter gnrateur auxiliaire

    Dconnecter de llectricit de terre

    Configuration finale

    Connecter avec la tour

    Demander autorisation de vol

    Introduire donns de la tour

    Introduire pression atmosphrique

    Dconnexion de terre

    Fermer les portes

    Replier escaliers

    Fermer porte de la cabine

    Allumer moteurs et turbines (1)

    Demander autorisation dallumer moteurs

    Dconnecter freins

    Ignition du moteur 1

    Combustible au moteur 1

    Activer gnrateur 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 gnrateur 2

    Dconnecter gnrateur auxiliaire

    Dconnecter moteur auxiliaire

    Prparer pour roulage

    Configurer flaps

    Configurer freins

    Configurer spoilers

    Allumer lextrieur

    Activer systme anticollision

    Roulage

    Connecter radio de terre

    Demander autorisation de roulage

    Rouler vers le point dattend de la piste

    Pre-dcollage

    Configurer pilot automatique

    Demander permis de dcollage

    Allumer signaux de dcollage

    Allumer lumire stroboscopique

    Allumer transpondeur

    Rouler la piste

    Dcollage

    Activer frein

    Activer autopropulsion

    Vrifier niveau de turbines

    Dsactiver frein

    lever le nez la vitesse indique

    Fermer train datterrissage

    Activer pilot automatique

    Dsactiver flaps graduellement

    Ascension

    Dsarmer freins

    Dsarmer spoilers

    tendre lumires extrieurs

    Arriver altitude indique

    Vol Rviser les instruments priodiquement

    Avoir contact avec aiguilleur

    Configurer systmes pour

    atterrissage (1)

    Demander conditions mtorologiques

    Configurer altitude

    Initier descends automatique

    Introduire approximation lFMC

    Syntoniser guide automatique datterrissage

    Armer freins et spoilers

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

    15

    Configurer systmes pour

    atterrissage (2)

    Demander autorisation dapproximation

    Allumer signaux extrieures

    Activer flaps pour atterrissage

    Atterrissage

    Activer auto-atterrissage

    Confirmer autorisation datterrissage

    Contrler atterrissage jusqu' la vitesse de roulage

    Roulage Rouler vers la porte

    Dsactiver systmes de navigation

    tendre moteurs

    Allumer moteur auxiliaire

    Connecter gnrateur auxiliaire

    Dconnecter gnrateurs des moteurs

    tendre moteurs

    Finaliser vol Ouvrir portes

    tendre le reste des systmes

    5. Proposition des systmes

    Dans cette section, nous proposons plusieurs faons d'automatiser la plupart des

    fonctions qui sont complexes pour donner une plus grande scurit pour l'quipage. La

    section est structure en fonction des diffrents systmes qui composent lavion. Dans

    chaque section dcrit l'tat actuel de l'environnement est concern, et procde

    ensuite faire des propositions pour le meilleur ou pour modifier les systmes

    existants.

    5.1 Intgration des systmes

    Actuellement, les systmes de lavion sont assez indpendants. Bien que FMC a accs

    plusieurs systmes recevoir des donnes sur la position et l'tat de lquipement, ces

    canaux sont gnralement unilatraux et limits des fonctions strictement

    ncessaires.

    En plus, des nombreux systmes de faible complexit sont compltement

    indpendants, tels que l'clairage ou la pressurisation de la cabine. Bien que cette

    conception facilite l'installation de cblage et simplifie le montage des instruments,

    avec les technologies actuelles serait parfaitement possible de relier certains de ces

    systmes.

    Par consquent, je propose la cration d'un systme unifi qui peut au moins montrer

    l'tat des diffrents systmes de l'avion dans une interface unique. Dans un cas idal,

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

    16

    ce systme permettrait galement de surveiller et de modifier les valeurs facilement

    en utilisant une interface graphique simple et un clavier. Je pense qu'un tel systme

    est ncessaire aujourd'hui parce que laviation commerciale a progress beaucoup et

    aussi la complexit de leurs systmes.

    Les systmes actuels sont entirement numriques et lectroniques, ainsi l'effort

    ncessaire pour crer un tel systme serait acceptable, et les avantages en matire de

    scurit et de confort seraient le retour sur linvestissement.

    En outre, un tel systme pourrait servir de base toute amlioration qui pourrait tre

    mis en uvre dans d'autres systmes. Ainsi, les dfaillances dans certains systmes

    quil y a aujourd'hui et que lon doit fixer physiquement utilisant des dispositifs et des

    systmes externes, pourraient tre fixes avec des mises jour du firmware ou des

    amliorations ce systme, servent aussi identifier les dfauts et les corriger

    rapidement et efficacement.

    Boeing Airbus Proposition idel

    Actuellement, Boeing est en train de dvelopper un systme pour automatiser tout le vol au nouveau 787

    Lordinateur des Airbus un niveau trs haut de communication avec les autres systmes, mais il est unilatral

    Lordinateur et les systmes seraient compltement lis et oprs par le mme systme

    5.2 Systmes de vol automtique

    Dans les systmes de contrle de vol automatique il y a le panneau de pilote

    automatique et l'ordinateur de gestion de vol. Ces systmes comprennent un haut

    degr dautomatisation, mais il y a des domaines o ils pourraient se dvelopper.

    Par exemple, le FMC a une interface rudimentaire et la plupart des nombreux dtails

    qui sont ncessaires pour la planification du vol doivent tre calculs et entrs

    manuellement dans l'ordinateur. Pour cette raison, je pense qu'il serait extrmement

    utile un systme pour recevoir automatiquement ces informations par radio.

    L'oprateur de la compagnie recevrait le plan de vol et il serait responsable de

    l'introduire dans la base de donnes de la compagnie, en plus des donnes comme le

    nombre de passagers et le poids. Cette information est dlivre pour une des chanes

    de radio que chaque compagnie arienne a rserve au format numrique. Les pilotes

    doivent donc slectionner uniquement les donnes pour son vol travers de ce canal

    et l FMC les mettra automatiquement.

    Ce serait galement applicable des donnes qui sont indpendantes du vol, comme

    la vitesse du vent ou la piste active, qui actuellement sont indiqus oralement par

    radio et par consquent les pilotes doivent entrer manuellement. Ces innovations

    nont pas besoin de plusieurs d'efforts pour les mettre en place, et dans le long terme

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

    17

    elles permettraient d'conomiser beaucoup de temps, car le procs du pre-vol serait

    normment acclr.

    Boeing Airbus Proposition idel

    Boeing na pas annonc publiquement aucun progrs en ce cadre.

    Airbus est en train de dvelopper un systme digital de communications pour longue distance.

    La communication serait totalement digital et permettrait transmettre donnes et communication simultane sur le mme canal.

    Dans cette section, j'ai galement propos un systme entirement nouveau qui je

    pense est une extension logique de ce que je viens dexpliquer. Le roulage des avions

    aux pistes et aux hangars se fait utilisant des chartes et des systmes rudimentaires

    par les pilots.

    Afin de rduire la complexit du roulage, je pense que nous devrions changer

    compltement le systme. Au lieu de suivre les indications du contrleur l'aide des

    graphiques et des affiches, on pourrait mettre en place une interface simple pour la

    navigation GPS. La taille et de la complexit dune base de donnes contenant les

    aroports et la piste en forme de vecteurs seraient minimes. Ce systme permettrait

    au pilote de ramener l'avion la porte facilement tandis que le copilote est libre de

    communiquer avec la terre ou de rviser les instruments. Pour de nombreuses lignes

    qui oprent beaucoup de vols, a serait trs bnfique, car dans de nombreux cas les

    pilotes ne sont pas familiers avec les aroports de destination.

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

    18

    Boeing Airbus Proposition idel

    Boeing na pas annonc publiquement aucun progrs en ce cadre.

    Airbus na pas annonc publiquement aucun progrs en ce cadre.

    Le systme permettrait au pilot aller tous les hangars de tous les aroports sans complication et aide.

    5.3 Systmes daire

    La pressurisation et la climatisation sont deux systmes diffrents. Le circuit de

    pressurisation comporte deux jauges de pression et un commutateur permettant de

    slectionner l'altitude laquelle est la piste de destination. La rgulation de la pression

    se fait automatiquement par les systmes numriques qui changent l'altitude de

    cabine pour viter les dommages de pression au fuselage.

    Donc, on pourrait dire que le systme de pressurisation est entirement automatis

    pour nexiger aucune donne d'entre manuelle sauf laltitude de destination, qui

    varie chaque voyage. Le systme de conditionnement dair est presque comme une

    dus la maison, car il fonctionne comme un thermostat avec un slecteur de

    temprature et control des ventilateurs.

    Les packs dair, cependant, ont plusieurs commutateurs et des rgulateurs que les

    pilots doivent faire attention assez frquemment et souvent pour processus essentiels

    tels que lallumage des moteurs ou latterrissage. Des procds comme changer le

    flux dair, ouvrir les vannes de rgulation ou oprer les sorties d'air des turbines

    doivent tre effectues manuellement partir du panneau.

    Pour cette raison, je crois que l'automatisation du flux d'air serait une priorit

    moyenne dans les avions parce que mme si il ne ncessite pas une attention

    constante, il distrait les pilotes pendant les moments cls du vol. Avec l'installation

    d'un systme simple qui automatise ces tapes de manire squentielle, les pilotes

    pourraient se concentrer sur les donnes et les comportements des turbines pendant

    le processus de combustion, et dtecter des irrgularits qui autrement ils ne

    pourraient pas voir, et d'viter les incidents.

    Boeing Airbus Proposition idel Boeing a des systmes automatiques pour rguler lair, mais il recommande utiliser le mode manuel pour oprations critiques.

    Airbus a aussi des systmes automatiques, et il travaille vers sa scurit.

    Le systme dair fonctionnerait de manire automatique sans aucune interaction avec les pilots pendant le vol.

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

    19

    5.4 Systmes gnraux

    Les avions disposent de diffrents systmes dclairage qui sert clairer et signaler,

    et qui doivent tre allums et teints dans des conditions particulires comme

    l'atterrissage et le dcollage pour se conformer la rglementation. Aujourd'hui,

    l'ensemble des lumires sutilise avec des commutateurs sur un panneau. C'est un

    processus relativement simple qui ne provoque presque aucun problme l'quipage

    et normalement ne provoque aucun stress.

    Pour cette raison, je trouve que l'amlioration de ce systme nest pas une priorit et

    ne serait pas le moyen le plus efficace d'investir dans lautomatisation. Toutefois, il

    serait utile de changer les commutateurs pour un systme moins encombrant et

    faciliter l'utilisation du systme, qui est directement au-dessus des conducteurs dans la

    plupart des avions.

    De la cabine, vous pouvez galement contrler l'tat des diffrentes portes et

    compartiments de lappareil. Cela se fait normalement par des interrupteurs simples.

    Comme avec lclairage, ce systme ne se bnficierait pas grandement dune rforme

    importante car il est trs simple. Nonobstant, ces indicateurs pourraient tre

    remplaces par des LED qui indiquent l'tat de la porte, ce qui permettrait de dtecter

    et de remdier aux dfaillances avec plus de prcision et de vitesse.

    Ainsi, ces deux systmes ne bnficieront pas de ce changement substantiel de base

    de la performance, mais certainement que pourraient revoir leurs interfaces pour

    simplifier son fonctionnement

    Boeing Airbus Proposition idel Dans les appareils Boeing, les systmes simples nont pas aucune innovation

    Airbus utilise des interrupteurs plus simplifies pour ces systmes, mais ils sont encore manuels

    Ces systmes seraient totalement automatiques, avec control simple pour des boutons.

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

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    6. Conclusions

    Les rsultats de ce travail ont t trs clairants. En premier lieu, lon a vu que

    lautomatisation des avions commerciens est une industrie trs nouvelle, mais qui a

    fait des progrs trs notables.

    Aujourdhui il y a suffisants connaissances scientifiques pour pouvoir automatiser le vol

    commercial un grand dgre. Malheureusement, il y a des problmes pratiques qui

    font impossible dimplmenter ces systmes pour raisons conomiques ou de cot

    nergtique. Nonobstant, les entreprises aronautiques luttent contre ces

    inconvenances et peu peu trouvent des faons dimplmenter incurables systmes

    technologiques aux avions.

    Comme lon a vu, labme entre thorie et ralit dans le champ de lautomatisation du

    vol commercial sa rduit considrablement avec le progrs du computation et

    technologie numrique.

    Dun ct, Boeing est pionner dans le champ de lautomatisation des systmes

    basiques, comme le control de propulsion et de navigation, et aussi les systmes

    internes comme la pressurisation. De lautre cote, Airbus a mis son effort

    automatiser des procs simples mais vitaux pour simplifier tout le vol, mais en moins

    profondeur.

    Dans mon travail jai propos ce que je considre une automatisation idal avec les

    moyens que lon a aujourdhui. Si on regarde les avions actuels individuellement, il

    peut paraitre que laviation actuel est trs loin de cet objectif. Nonobstant, si on

    combine les progrs que toutes les entreprises aronautiques ont fait, la ralit est

    que on est plus prt de cet idal, et il pourrait tre obtenu avec la collaboration de ces

    entreprises, en lieu de la comptence.

    Le rsultat de mon travail, est que grce les similitudes entre les diffrents modles

    davion commercial, mais aussi grce aux diffrents points de vue que chaque

    entreprise a ; la meilleur route pour arriver une automatisation complte serait la

    collaboration et se centrer en des objectifs comme lefficace et la scurit.

  • SUBSTITUTION DES PILOTS PAR MACHINES, PRESENT ET FUTUR

    21

    7. Bibliographie

    1. Brady, Chris. THE BOEING 737 TECHNICAL SITE. [En lnia] 9 / 1999.

    http://www.b737.org.uk/index.htm.

    2. BOEING 737 NG. [En lnia] http://www.boeing737ng.co.uk/.

    3. Conjecture Co. What is a mode control panel? wiseGEEK. [En lnia]

    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 lnia] http://www.flightmanagementcomputer.com/.

    5. Barlog cc. ATC Procedures. [En lnia] http://www.dooley.co.za/atc_procedures.htm.

    6. Airbus S.A.S. Aircraft Characteristics and Operations. [En lnia]

    http://www.airbus.com/fileadmin/media_gallery/files/tech_data/AC/Airbus-AC-A320-

    Jun2012.pdf.