COMMENT NA­VIGUE-T-ON AU­JOURD’HUI ?

« In­ven­ter un aé­ro­plane n’est rien, le construire est un dé­but, vo­ler c’est tout. » Ain­si Ot­to Li­lien­thal évo­quait-il les bal­bu­tie­ments de l’aé­ro­nau­tique. Et si le cé­lèbre vé­li­vole al­le­mand a pla­né à de nom­breuses re­prises, il n’a ja­mais eu à al­ler d’un p

Le Fana de l'Aviation - - Sommaire - Par Fré­dé­ric Mar­sa­ly

Les pre­miers aé­ro­planes pou­vaient suivre des re­pères au sol, les routes, les voies fer­rées, les cours d’eau. Mais, dès les an­nées 1920, avec la nais­sance de l’avia­tion com­mer­ciale, des moyens de re­pé­rages plus pré­cis se sont avé­rés né­ces­saires, la na­vi­ga­tion au com­pas ayant ses li­mites, condui­sant à l’ap­pa­ri­tion des phares aé­riens, de re­pères spé­ci­fiques si­tués au sol et, bien sûr, puisque l’avia­tion doit énor­mé­ment à la ma­rine, à la na­vi­ga­tion as­tro­no­mique. Puisque les as­tro­nomes étaient ca­pables de cal­cu­ler et d’an­non­cer les po­si­tions des astres, il était pos­sible de dé­duire une po­si­tion en fonc­tion de leur ob­ser­va­tion pré­cise. Un chro­no­graphe pré­cis, des éphé­mé­rides à jour et un sex­tant ont long­temps fait par­tie du lot de bord des avions longs cour­riers. Son en­sei­gne­ment s’est pour­sui­vi en fonc­tion des écoles et des armes jus-

qu’à très ré­cem­ment, 2005 pour l’avia­tion fran­çaise, mais de­puis long­temps, c’était de­ve­nu un ou­til de tout der­nier re­cours, à la li­mite de la tra­di­tion ini­tia­trice.

La Se­conde Guerre mon­diale et ses opé­ra­tions à très longue dis­tance ont dé­mon­tré l’in­té­rêt de la ra­dio­na­vi­ga­tion, d’une pré­ci­sion équi­va­lente à la na­vi­ga­tion as­tro­no­mique mais d’une plus grande sim­pli­ci­té de mise en oeuvre.

Les ra­dio­phares émet­taient un si­gnal cap­té par les ins­tru­ments de bord et en in­di­quaient la di­rec­tion. Ain­si ces pre­mières ba­lises gui­daient les avions vers elles et, de re­pères ra­dios en re­pères ra­dios, per­met­taient de tra­cer un iti­né­raire à longue dis­tance et sans avoir be­soin de gar­der le sol en vue ni de gar­der un oeil sur les étoiles.

Ce type de ba­lise existe tou­jours sous la dé­no­mi­na­tion NDB, Non Di­rec­tio­nal Bea­con ( gamme de fré- quence de 190 à 535 KHz), dont la ré­cep­tion est as­su­rée par l’Au­to­ma­tic Di­rec­tion Fin­der (ADF) à bord de l’avion. L’émis­sion se fai­sant en grandes ondes, la por­tée des NDB est très longue. Le si­gnal émis est l’iden­ti­fi­ca­tion de la ba­lise sur deux ou trois lettres, en morse, per­met­tant aux équi­pages de s’as­su­rer qu’ils sont bien sur la bonne fré­quence.

Ba­lises NDB et VOR

Les NDB vont dis­pa­raître pe­tit à pe­tit, leur uti­li­sa­tion étant de plus en plus mar­gi­nale. Néan­moins, elles de­meurent in­té­res­santes dans les ré­gions les plus re­cu­lées car elles sont peu oné­reuses à faire fonc­tion­ner.

Les ba­lises VOR, VHF Om­ni­di­rec­tio­nal Range, sont mises en ser­vice im­mé­dia­te­ment après-guerre aux Etats-Unis. Opé­rant sur la gamme de fré­quence de 108 à 117,95 MHz elles ap­portent la pos­si­bi­li­té de suivre une route vers ou de­puis ces ba­lises. Elles sont sou­vent éga­le­ment équi­pées d’un (DME Dis­tance Mea­su­ring Equip­ment) qui per­met à l’équi­page de connaître la dis­tance qui le sé­pare de la ba­lise, une in­for­ma­tion cru­ciale. Les VOR, plus per­fec­tion­nées que les NDB, au­to­risent des iti­né­raires plus va­riés et plus fins. Elles consti­tuent des étapes im­por­tantes des routes aé­riennes. Les fré­quences VHF qu’elles uti­lisent ont une por­tée dite « op­tique». En rai­son de la ro­ton­di­té de la Terre, plus le ré­cep­teur est bas et plus la ré­cep­tion du si­gnal est dif­fi­cile. Néan­moins, à haute al­ti­tude, la por­tée utile est de plu­sieurs cen­taines de km. Elles sont, au­jourd’hui en­core, les ba­lises de ra­dio­na­vi­ga­tion les plus cou­ram­ment uti­li­sées par l'avia­tion ci­vile, en rai­son de leur por­tée et de leur grande pré­ci­sion, sur­tout lors­qu’on se sert de

deux ba­lises en re­cou­pe­ment. Une va­riante des ba­lises VOR est uti­li­sée pour les ILS (Ins­tru­ment Lan­ding Sys­tem) qui amènent avec pré­ci­sion les avions jus­qu’aux pistes d’at­ter­ris­sage.

Au­jourd’hui, les GPS étant pré­sents dans tous les cock­pits, ou presque, les VOR tendent pro­gres­si­ve­ment à lais­ser la place à d’autres normes de na­vi­ga­tion. Néan­moins pour qu’un avion puisse être ca­pable de vo­ler aux ins­tru­ments, la ré­gle­men­ta­tion exige que deux ré­cep­teurs VOR soient à bord et fonc­tion­nels.

Les VOR-DME ont ce­pen­dant un coût opé­ra­tion­nel cer­tain. Dans de nom­breux pays, beau­coup sont donc dé­man­te­lés pour ne lais­ser que les plus stra­té­giques. Avec l’émer­gence du GPS, de moyen pri­maire, les VOR ont bas­cu­lé de­puis les an­nées 2000 au sta­tut d’ou­til de vé­ri­fi­ca­tion.

Pour pra­tiques et ef­fi­caces qu’elles fussent, les ba­lises n’avaient tou­te­fois pas la por­tée re­quise pour les vols trans­océa­niques les plus longs.

Pour l’At­lan­tique, la route-nord per­met­tait de suivre les routes aé­riennes tra­cées au-des­sus du nord du Ca­na­da, du Groen­land, de l’Is­lande pour ar­ri­ver en Ecosse, mais, pour les vols trans-Pa­ci­fique, en l’ab­sence de terres où po­ser une ba­lise entre la côte ca­li­for­nienne et Ha­waï par exemple, sur cette route alors as­sez fré­quen­tée, des na­vires étaient po­si­tion­nés sur l’iti­né­raire des avions. Équi­pés d’une ba­lise NDB ils as­su­raient aus­si, en cas de be­soin, les opé­ra­tions de se­cours aux ap­pa­reils en dif­fi­cul­té comme le fit le Pont­char­train le 15 oc­tobre 1956 en ré­cu­pé­rant l’équi­page et les pas­sa­gers d’un Boeing de la PanAm vic­time d’une panne de mo­teur. Mais ces moyens dé­ployés étaient lourds et coû­teux.

Na­vi­ga­tion iner­tielle et sa­tel­li­taire

Il fal­lait trou­ver une tech­no­lo­gie per­met­tant aux avions de na­vi­guer de fa­çon au­to­nome. C’est la conquête spa­tiale qui ap­por­ta la so­lu­tion avec les cen­trales de na­vi­ga­tion iner­tielles, dé­ve­lop­pées à par­tir de la Se­conde Guerre mon­diale et dont les pre­miers exem­plaires uti­li­sables sur les avions ap­pa­rurent dans les an­nées 1960. Ces cen­trales font re­po­ser leur prin­cipe de fonc­tion­ne­ment sur des gy­ro­scopes, des sys­tèmes en mou­ve­ment ro­ta­tif constant et per­ma­nent d’une ex­trême sta­bi­li­té na­tu­relle, et des ac­cé­lé­ro­mètres.

Chaque mou­ve­ment de l’aé­ro­nef por­teur peut donc être cal­cu­lé et quan­ti­fié. En ex­tra­po­lant les ac­cé­lé­ra­tions su­bies, il de­vient pos­sible de connaître la tra­jec­toire de l’aé­ro­nef et donc, sa po­si­tion pré­cise à tout ins­tant, à par­tir du mo­ment où celle de dé­part a été en­trée avec pré­ci­sion dans le cal­cu­la­teur. Néan­moins, ces ins­tru­ments ont une dé­rive na­tu­relle et il est né­ces­saire de re­ca­ler les cen­trales au cours du vol. Cette opé­ra­tion peut se faire en pre­nant un re­père con­nu comme les ba­lises de na­vi­ga­tion clas­siques.

Sur la pre­mière gé­né­ra­tion de cen­trales, un cla­vier per­met­tait à l'équi­page d'in­sé­rer les co­or­don­nées géo­gra­phiques d'un cer­tain nombre de «points tour­nants» vers les­quels le di­rec­teur de vol/pi­lote au­to­ma­tique gui­dait l'avion ; le «Car­rou­sel» de Del­co, en ser­vice sur les pre­mières ver­sions du 747, per­met­tait d’en­trer 9 points de na­vi­ga­tion, obli­geant l’équi­page à en­re­gis­trer les points de na­vi­ga­tion sui­vants au fur et à me­sure de la pro­gres­sion du vol. Et une er­reur de sai­sie pou­vait s’avé­rer dra­ma­tique. Une des hy­po­thèses les plus sé­rieuses sur la dé­via­tion de tra­jec­toire du KAL007, le 1er sep­tembre 1983, l’ayant en­traî­né à l’in­té­rieur de l’es­pace aé­rien so­vié­tique, et son in­ter­cep­tion par un Su-15 (269 morts) se­rait une er­reur de frappe lors de la pro­gram­ma­tion d’un point de na­vi­ga­tion.

Les cen­trales ac­tuelles sont in­té­grées dans un sys­tème en­core plus com­plexe de ges­tion du vol qui pos­sède en mé­moire les co­or­don­nées de toutes les ba­lises et points tour­nants, la no­men­cla­ture de toutes les routes

aé­riennes, per­met­tant à l'équi­page de char­ger à l'avance toute la route, quand elle n'est pas au­to­ma­ti­que­ment té­lé­char­gée de­puis les ser­vices de la com­pa­gnie. De plus, en aug­men­tant le nombre de cen­trales iner­tielles, trois la plu­part du temps, on peut en com­pa­rer les dé­rives et cal­cu­ler une po­si­tion moyenne pro­bable.

Les cen­trales iner­tielles de­meurent le mode de po­si­tion­ne­ment prin­ci­pal des avions de ligne mo­dernes et des avions de com­bat et vont sans doute le de­meu­rer très long­temps. L’ap­pa­ri­tion d’un nou­veau dis­po­si­tif, dans les an­nées 1990, le GPS, leur ap­por­tant la pré­ci­sion qui leur man­quait en ré­sol­vant le pro­blème de la dé­rive, lorsque les aides ra­dio ne sont pas re­çues, grâce à une pos­si- bi­li­té de cal­cul de po­si­tion cor­ré­lé. Pro­gramme lan­cé par les Etats-Unis à des fins mi­li­taires pen­dant les an­nées 1970, le GPS, Glo­bal Po­si­tio­ning Sys­tem, ou sys­tème glo­bal de po­si­tion­ne­ment, re­pose sur une constel­la­tion de sa­tel­lites équi­pés d’hor­loges ato­miques dont les émis­sions per­mettent, sché­ma­ti­que­ment, par tri­an­gu­la­tion, de connaître une po­si­tion avec une pré­ci­sion ex­trême, de l’ordre de quelques cen­ti­mètres pour les uti­li­sa­tions mi­li­taires amé­ri­caines, de l’ordre d’une di­zaine de mètres pour les ap­pli­ca­tions ci­viles. La constel­la­tion qui com­prend un mi­ni­mum de 24 sa­tel­lites per­met qu’en tout point du globe, il est pos­sible de re­ce­voir les in­for­ma­tions de quatre d’en­tre­deux. Dé­sor­mais très in­tui­tif à

Les cartes VFR amé­ri­caines sont dé­rou­tantes pour les pi­lotes fran­çais ha­bi­tués à celles de l’IGN ou de la Car­ta­bos­sy. Sur le sec­teur San­ta-Ro­sa, Val­le­jo et San Fran­cis­co, on ne compte pas moins de cinq ba­lises om­ni-di­rec­tion­nelles. (DR)

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