Anvers, le 5 novembre 2016. PBN, GNSS, RNP… Les pilotes IFR devront bientôt retourner en classe pour maîtriser ces acronymes et les systèmes qui les accompagnent. La mise en œuvre de procédures d'approche basées sur le GPS nécessite une formation de remise à niveau avec un nouveau clientsCette évolution est également intéressante à suivre pour les pilotes VFR. Dans cet article, nous vous proposons un bref aperçu de ce qu'elle implique.
Pour de nombreux pilotes professionnels et amateurs, le GPS est devenu un élément indispensable du cockpit. Les prix de ces appareils sont raisonnables compte tenu de leurs fonctionnalités, et pour les pilotes amateurs qui volent uniquement à vue, il existe même des applications pour tablettes et smartphones.
 | Cockpits en verre avec GPS et carte en mouvement Ils sont désormais indispensables en aviation. Même sur les avions plus petits, comme ce Diamond, ils deviennent de plus en plus un équipement standard. – Photo : Guy Viselé |
Cependant, l'utilisation de la navigation par satellite (le GPS n'étant pas le terme correct, comme nous le verrons plus loin) se limitait à la partie navigation du vol. Le départ et l'approche se faisaient encore par des moyens traditionnels basés sur un signal radio émis par une balise au sol.
Cependant, l'installation et l'entretien de telles balises sont très coûteux, ce qui signifie que seule une poignée de terrains en Belgique disposent d'un tel système.
De tels systèmes coûtent également aux compagnies aériennes plus cher qu'ils ne le devraient. Les procédures sont conçues pour descendre par paliers jusqu'à ce que l'avion puisse entamer son approche finale. À chaque palier franchi, l'avion doit accélérer pour maintenir son altitude.
Bien que la sécurité des approches traditionnelles soit très élevée, des améliorations restent possibles. L'altimètre de l'avion, réglé par le pilote en fonction de la pression atmosphérique locale, constitue un point faible. Par le passé, des accidents se sont produits à cause d'un réglage incorrect, entraînant des avions volant bien plus bas que prévu.
Les problèmes mentionnés ci-dessus sont résolus grâce à des procédures d'approche basées sur les signaux GNSS – ou « systèmes mondiaux de navigation par satellite ». Le GPS américain n'est qu'un exemple parmi d'autres. La Russie (GLONASS), l'Europe (Galileo) et la Chine (Beidou) possèdent également leurs propres satellites de navigation pour éviter de dépendre du signal américain.
Le terme « GPS » n’est-il pas assez correct ?
Bien que nous utilisions le signal GPS depuis plus de 20 ans, en route La navigation 2D, tandis que l'aspect 3D d'une approche finale représentait un défi. Par exemple, le système de coordonnées utilisé par le GPS est basé sur une sphère parfaite, alors que la Terre ressemble davantage à une sphère aplatie. Il arrive aussi que des satellites tombent en panne, ou que l'horloge atomique interne d'un satellite soit désynchronisée par rapport aux autres. Bien que ces erreurs soient mineures en elles-mêmes, leur combinaison peut entraîner des écarts de plusieurs centaines de mètres. Si cela ne pose pas de problème en navigation, une différence d'altitude de 100 mètres lors d'une approche finale par visibilité réduite est potentiellement fatale.
Pour résoudre ce problème, la position calculée doit être « améliorée ». L'EGNOS européen et le WAAS américain sont les systèmes d'augmentation spatiaux (SBAS) les plus connus, utilisant des satellites géostationnaires. Ceux-ci ont une position fixe connue au-dessus de la surface terrestre et peuvent servir de « point d'étalonnage » supplémentaire.
Les positions des balises terrestres sont également connues. Elles peuvent calculer la déviation des satellites de navigation et la transmettre aux récepteurs GNSS proches. Dans ce cas, on parle de GBAS (Ground Based Augmentation System).
Une troisième forme d'amélioration s'opère en vol, par la comparaison systématique des signaux des différents satellites et des positions calculées à partir de ces derniers. Si un écart systématique est détecté, le satellite concerné n'est plus pris en compte dans les calculs ultérieurs. Pour effectuer une telle vérification RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring), il faut disposer d'un nombre de satellites supérieur à celui strictement nécessaire à la navigation. Ceci peut être vérifié lors de la préparation du vol en vérifiant si un nombre suffisant de satellites sera disponible dans la zone traversée. Une vérification RAIM doit également être effectuée juste avant l'approche finale.
Une approche de précision utilisant uniquement des données satellitaires ne peut donc être réalisée correctement et en toute sécurité que si l'avion est équipé d'un équipement minimal pour intégrer ces améliorations. C'est ce qu'on appelle la RNP (performance de navigation requise).
Navigation 3D jusqu'au sol (ou presque)
Si un avion est correctement équipé, une navigation basée sur les performances (PBN) peut être mise en œuvre. Celle-ci prend en compte non seulement la trajectoire de vol, mais aussi l'altitude. Elle garantit une descente aussi fluide que possible, économisant ainsi du carburant et réduisant les nuisances sonores au sol.
Selon le type d'équipement, l'approche peut être effectuée à une altitude inférieure avant que le pilote ne doive décider d'atterrir ou non. Il n'est actuellement pas prévu de remplacer les approches de précision par des ILS. Certains systèmes sont suffisamment précis pour atteindre le sol aux instruments.
Les approches RNP ne remplacent donc que les approches de non-précision telles que les procédures de localisation.
Par ordre croissant de précision on parle de :
- LNAV : Il n'y a pas d'amélioration du signal, ni de guidage vertical
- LP : Pas de guidage vertical, mais une amélioration du signal. C'est la précision d'un localizer.
- LNAV/VNAV : LNAV, mais avec guidage vertical basé sur l'altimètre
- LPV : La position et la hauteur ont été améliorées et sont utilisées.
Cette dernière procédure permet une hauteur de décision de 200 pieds au-dessus du sol. L'équipement de l'avion n'est pas le seul facteur important. Si un équipage souhaite utiliser la PBN, il doit obtenir la qualification requise par une inscription dans son carnet de vol. Cette qualification peut être obtenue en suivant une série de cours théoriques et pratiques avec un instructeur.
Il y a également des conséquences pour les pilotes VFR. L'introduction du PBN offre l'occasion de supprimer plusieurs NDB et VOR. Par exemple, en Belgique, « Mackel » et « Londi » seront les premiers à disparaître des cartes.
À long terme, il est possible que toutes les approches ILS soient remplacées par des PBN avec GLS (système d'atterrissage GPS), mais nous n'en sommes pas encore là. Les signaux d'amélioration au sol ne sont actuellement pas aussi sûrs et faciles à mettre en œuvre qu'on le pensait, et une tempête solaire pourrait gravement perturber le signal GNSS mondial. Une alternative fiable reste donc nécessaire.
Pierre Snoeckx
 | « EBAW RNAV (GNSS) RWY 11 » a été la première approche PBN en Belgique en décembre 2015. D'ici 2018, le pays devrait compter 25 approches de ce type. L'altitude de franchissement d'obstacles pour les différents types d'approches est clairement indiquée. Image : Belgocontrol |
