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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

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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


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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


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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.


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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


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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


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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


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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


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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


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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,


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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


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elles permettraient d'économiser beaucoup de temps, car le procès du pre-vol serait

énormément accéléré.


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.


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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.