9 janvier 1969 : ce jour là, une Caravelle III d'Air Inter arrive de Lyon et se pose à Orly. A son bord le commandant Pierre Larribierre vient de réaliser un exploit : l'appareil s'est posé de manière entièrement automatique, sans intervention du pilote !
Si l'idée la mise au point du pilote automatique remonte à la deuxième Guerre Mondiale, le concept d'un pilote automatique pouvant poser l'appareil sera longue à mettre en place. En effet, la proximité du sol ne permet pas d'utiliser un système approximatif.
Aucun système de navigation suffisamment fiable n'existant, il faut ajouter un système de guidage par ondes radio aux abords de la piste pour "guider" l'appareil jusqu'au sol. Deux système complémentaires sont installés : le "Localizer" qui donne l'axe de la piste, et le "Glide Path" qui donne l'angle de descente. Lorsque le pilote parvient à se caler sur ces deux signaux, il est sur le plan de descente optimal.
Une grande question se pose alors : avec la mise au point d'un système automatique, que faire du pilote ? Doit-il agir sur la machine, ou au contraire ne pas interférer avec l'ordinateur. Sud Aviation tranche dans le sens du pilote : le système sera automatique, mais au moindre problème, le pilote pourra reprendre la main.
A Toulouse, l'équipe des essais en vol, menée par André Turcat, va tester un système fabriqué par Lear et modifié pour la Caravelle, qui devait permettre d'abaisser les minimas a une visibilité quasi nulle. C'est ce système Lear-Siegler modifié qui va permettre à Air Inter d'offrir une qualité de service inédite, en offrant la possibilité d'un atterrissage tout temps (ATT) ou ASV pour Atterrissage Sans Visibilité, qui sera ensuite généralisé à tout les appareils en service.
La Caravelle présentait lors de sa mise en service un certain nombre d'innovations que l'on trouve encore aujourd'hui sur les nouveaux avions. Il s'agit de la disposition des moteurs à l'arrière, qui assuraient un silence dans la cabine, ou sa pressurisation très avancée pour l'époque…mais la douce Caravelle est bien plus que cela. Il s'agit du premier appareil certifié avec des servo-commandes hydrauliques irréversibles à restitution d'efforts artificiel et sans aucun secours purement manuel.
Je détaille : servo-commande hydraulique signifie que le pilote dispose d'une assistance hydraulique pour bouger les gouvernes, ce qui réduit considérablement les efforts à fournir sur le manche pour contrôler l'avion. Concrètement, les commandes de vol se font par câbles, et ces câbles actionnent des vérins hydrauliques qui commandent les gouvernes. Irréversible signifie qu'il n'y a plus de lien direct entre le manche et les gouvernes (une action sur les gouvernes ne peut pas faire bouger le manche, car le pilote actionne les vérins hydrauliques, et non les gouvernes elles-mêmes).
Comme le pilote ne fait plus que contrôler les vérins hydrauliques, il ne sent plus rien sur les commandes, il a donc fallu ajouter un système artificiel qui simule sur le manche les efforts aérodynamiques supportés par les gouvernes, ce qui redonne une "sensation du vol" au pilote.
Lorsque la Caravelle entre en service chez Air Inter, il s'agit du premier avion de ligne capable de faire des approches en catégorie "IIIa", c'est-à-dire une visibilité de 50 pieds en hauteur et 150 mètres de vue sur la piste, c'est-à-dire une visibilité somme toute assez faible.
Comment fonctionnait ce système ?
Le système monté sur Caravelle était révolutionnaire pour l'époque, permettant un abaissement des minima météo à un niveau jamais atteint (purée de pois pourrions nous dire pour simplifier l'explication, que les météorologistes me pardonne...)
Le système "Autoland" était monté en parallèle du pilote automatique, tout en ayant des éléments communs avec ce dernier. On trouve ainsi à bord de l'avion les éléments suivants :
Un boitier sélecteur
Situé sur le piédestal des pilotes, il se trouve entre les deux pilotes. Il s'agit du boitier de commande du système, permettant la sélection des différents vitesses et l'activation du système
Un calculateur latéral
Ce boitier calcul le cap de l'avion et calcul les corrections à effectuer. Il se base sur des données externes, comme le "localizer" situé sur la piste et internes comme la centrale gyroscopique donnant l'orientation de l'avion, et les gyromètres donnant les signaux de roulis de l'avion. Il commande ainsi l'assiette (roulis et lacet) ainsi que le cap de l'avion, qu'il donne ensuite au pilote automatique.
Un calculateur longitudinal
Ce calculateur centralise de nombreux capteurs, comme le radio-altimètre, le récepteur de guidage (glide path). Il commande ainsi l'assiette en tangage de l'avion qu'il envoie ensuite au pilote automatique.
Un contrôleur de vitesse
Relié aux sondes pitôt, il donne la vitesse de l'air par rapport à l'avion
Un contrôleur de poussée
Ce boitier reçoit et analyse les données du contrôleur de vitesse, du boitier sélecteur, de la sonde altimétrique et des circuits de mesures des moteurs pour calculer la poussée à fournir sur les moteurs, qu'il transmet ensuite au vérin rotatif.
Un calculateur de vitesse instantanée verticale
Aussi appelé IVVC, ce boitier utilise un altimètre barométrique avec un accéléromètre, qui donne en temps réel l'accélération verticale de l'appareil.
Un coffret de sécurité
Ce coffret comporte plusieurs circuits de mesures permettant de surveiller le comportement de l'appareil, et de neutraliser l'autoland et de déclencher une alarme aux pilotes pour qu'ils reprennent le contrôle si l'appareil dépasse son domaine de vol.
Un vérin rotatif
C'est un moteur rotatif qui actionne les cabestans permettant de contrôler les manettes des gaz, suivant les ordres du calculateur de poussée.
Deux cabestans
Montés en tandem sur le vérin rotatif, ils actionnent les câbles des commandes moteurs grâce au vérin rotatif. Ils sont également munis d'un embrayage à friction, ce qui permet au pilote de surcharger le système si celui-ci veut reprendre la main.
En outre, l'autoland utilise
 |
| La douce et sûr Caravelle |
Si l'idée la mise au point du pilote automatique remonte à la deuxième Guerre Mondiale, le concept d'un pilote automatique pouvant poser l'appareil sera longue à mettre en place. En effet, la proximité du sol ne permet pas d'utiliser un système approximatif.
Aucun système de navigation suffisamment fiable n'existant, il faut ajouter un système de guidage par ondes radio aux abords de la piste pour "guider" l'appareil jusqu'au sol. Deux système complémentaires sont installés : le "Localizer" qui donne l'axe de la piste, et le "Glide Path" qui donne l'angle de descente. Lorsque le pilote parvient à se caler sur ces deux signaux, il est sur le plan de descente optimal.
vidéo de l'INA présentant l'exploit !
Une grande question se pose alors : avec la mise au point d'un système automatique, que faire du pilote ? Doit-il agir sur la machine, ou au contraire ne pas interférer avec l'ordinateur. Sud Aviation tranche dans le sens du pilote : le système sera automatique, mais au moindre problème, le pilote pourra reprendre la main.
A Toulouse, l'équipe des essais en vol, menée par André Turcat, va tester un système fabriqué par Lear et modifié pour la Caravelle, qui devait permettre d'abaisser les minimas a une visibilité quasi nulle. C'est ce système Lear-Siegler modifié qui va permettre à Air Inter d'offrir une qualité de service inédite, en offrant la possibilité d'un atterrissage tout temps (ATT) ou ASV pour Atterrissage Sans Visibilité, qui sera ensuite généralisé à tout les appareils en service.
 |
| Principe de l'ATT |
La Caravelle présentait lors de sa mise en service un certain nombre d'innovations que l'on trouve encore aujourd'hui sur les nouveaux avions. Il s'agit de la disposition des moteurs à l'arrière, qui assuraient un silence dans la cabine, ou sa pressurisation très avancée pour l'époque…mais la douce Caravelle est bien plus que cela. Il s'agit du premier appareil certifié avec des servo-commandes hydrauliques irréversibles à restitution d'efforts artificiel et sans aucun secours purement manuel.
Je détaille : servo-commande hydraulique signifie que le pilote dispose d'une assistance hydraulique pour bouger les gouvernes, ce qui réduit considérablement les efforts à fournir sur le manche pour contrôler l'avion. Concrètement, les commandes de vol se font par câbles, et ces câbles actionnent des vérins hydrauliques qui commandent les gouvernes. Irréversible signifie qu'il n'y a plus de lien direct entre le manche et les gouvernes (une action sur les gouvernes ne peut pas faire bouger le manche, car le pilote actionne les vérins hydrauliques, et non les gouvernes elles-mêmes).
 |
| Brochage de la gouverne verticale |
Comme le pilote ne fait plus que contrôler les vérins hydrauliques, il ne sent plus rien sur les commandes, il a donc fallu ajouter un système artificiel qui simule sur le manche les efforts aérodynamiques supportés par les gouvernes, ce qui redonne une "sensation du vol" au pilote.
Lorsque la Caravelle entre en service chez Air Inter, il s'agit du premier avion de ligne capable de faire des approches en catégorie "IIIa", c'est-à-dire une visibilité de 50 pieds en hauteur et 150 mètres de vue sur la piste, c'est-à-dire une visibilité somme toute assez faible.
 |
| Aux commandes de la Caravelle |
Comment fonctionnait ce système ?
 |
| Schéma d'implantation des éléments |
Le système monté sur Caravelle était révolutionnaire pour l'époque, permettant un abaissement des minima météo à un niveau jamais atteint (purée de pois pourrions nous dire pour simplifier l'explication, que les météorologistes me pardonne...)
Le système "Autoland" était monté en parallèle du pilote automatique, tout en ayant des éléments communs avec ce dernier. On trouve ainsi à bord de l'avion les éléments suivants :
 |
| Éléments de l'Autoland suivant les 3 axes |
Un boitier sélecteur
Situé sur le piédestal des pilotes, il se trouve entre les deux pilotes. Il s'agit du boitier de commande du système, permettant la sélection des différents vitesses et l'activation du système
 |
| Le boitier sélecteur situé entre les pilotes |
Un calculateur latéral
Ce boitier calcul le cap de l'avion et calcul les corrections à effectuer. Il se base sur des données externes, comme le "localizer" situé sur la piste et internes comme la centrale gyroscopique donnant l'orientation de l'avion, et les gyromètres donnant les signaux de roulis de l'avion. Il commande ainsi l'assiette (roulis et lacet) ainsi que le cap de l'avion, qu'il donne ensuite au pilote automatique.
Un calculateur longitudinal
Ce calculateur centralise de nombreux capteurs, comme le radio-altimètre, le récepteur de guidage (glide path). Il commande ainsi l'assiette en tangage de l'avion qu'il envoie ensuite au pilote automatique.
Un contrôleur de vitesse
Relié aux sondes pitôt, il donne la vitesse de l'air par rapport à l'avion
Un contrôleur de poussée
Ce boitier reçoit et analyse les données du contrôleur de vitesse, du boitier sélecteur, de la sonde altimétrique et des circuits de mesures des moteurs pour calculer la poussée à fournir sur les moteurs, qu'il transmet ensuite au vérin rotatif.
 |
| Contrôle de la poussée des moteurs, schéma de principe |
Un calculateur de vitesse instantanée verticale
Aussi appelé IVVC, ce boitier utilise un altimètre barométrique avec un accéléromètre, qui donne en temps réel l'accélération verticale de l'appareil.
Un coffret de sécurité
Ce coffret comporte plusieurs circuits de mesures permettant de surveiller le comportement de l'appareil, et de neutraliser l'autoland et de déclencher une alarme aux pilotes pour qu'ils reprennent le contrôle si l'appareil dépasse son domaine de vol.
Un vérin rotatif
C'est un moteur rotatif qui actionne les cabestans permettant de contrôler les manettes des gaz, suivant les ordres du calculateur de poussée.
 |
| Poulies et cabestans au niveau des contrôles des commandes de vol |
Deux cabestans
Montés en tandem sur le vérin rotatif, ils actionnent les câbles des commandes moteurs grâce au vérin rotatif. Ils sont également munis d'un embrayage à friction, ce qui permet au pilote de surcharger le système si celui-ci veut reprendre la main.
En outre, l'autoland utilise
- le pilote automatique, qui peut contrôler les surfaces de contrôle de vol.
- Le détecteur d'assiette et la centrale gyroscopique
- L'ILS avec ses récepteurs sur deux axes (Glide path donnant la pente et Localizer donnant la direction)
Les quatre valeurs calculées par l'Autoland sont
- Cap
- Assiette
- Vitesse
- Vitesse de descente
Couplé à l'altitude, l'Autoland connait la position et la trajectoire de l'avion, qu'il peut ajuster en permanence; en se basant sur les deux signaux de l'ILS, le calculateur peut ainsi suivre une descente programmée en fonction du terrain, qui permet à l'appareil de se poser sur la piste à un endroit très précis.
Le système est donc assez complexe, mais privilégie au maximum la sécurité et la redondance des différents éléments. Au cours de l'approche finale, le transfert des commandes se fait progressivement depuis le pilote automatique vers l'Autoland, empêchant de basculer de manière brusque sur un élément en panne par exemple. Il intègre également une loi programmée d'assiette permettant le cabré final de l'appareil.
 |
| Une Caravelle III d'Air France en finale |
Un autre système de sécurité permet la remise des gaz de manière douce ainsi que la remise en vol horizontal de l'appareil, permettant une reprise en main par les pilotes. En cas de besoin, le pilote peut reprendre la main à n'importe quel moment, juste en forçant sur les commandes.
Aujourd'hui, les commandes de vol numériques permettent d'accomplir la même fonction, grâce aux ordinateurs de bord, ce qui signifie qu'il n'est plus nécessaires d'avoir des "boitiers" autoland dédiés à bord de l'appareil; d'où un gain de masse important, tout en diminuant la charge de travail des pilotes, qui possèdent un pilote automatique capable de gérer toutes les phases du vol.
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire