Juin 1996

Le 14 juin 1996, la promotion IAC 1995 s’est rendue à Cannes sur l’invitation de Gilbert Klopfstein afin d’effectuer des vols de présentation d’un système de pilotage de précision basé sur le GPS.

Les vols consistaient en des présentation :

• D’approches de précision sur les aérodromes de Nice et Сannes.
• D’un système de navigation de précision.
• D’un système d’aide à la décision pour le décollage.
• D’un aide à la navigation pout le vol tactique très basse altitude (TBA).

L’expérimentation a eu lieu à Cannes, à bord d’un PA-28 Arrow de l’aéro-club de l’UACA.

En plus d’un équipement IFR classique, Gilbert Klopfstein a installé un GPS Garmin 100 (appareil utilisé par les yachtmen américains) relié à un PC portable de la marque COMPAQ.

Le GPS est installé sur la planche du tableau de bord en place gauche, tenu par des vis en laiton pour ne pas perturber l’instrumentation magnétique de l’avion ; l’antenne du GPS étant fixée sur la verrière à l’intérieur du cockpit. Le PC est posé sur les genoux du passager avant droit. L’affichage du PC présente une carte topographique de la région cannoise sur laquelle sont reportés les positions des points nécessaires à la navigation :

• Piste de Nice et de Cannes
• Balises et points de report de l’approche ILS de Nice.
• Points de reports et Markers virtuels créés pour l’approche de précision GPS sur Cannes.

Le premier vol a débuté à 7h40. il s’est agi dans un premier temps de décoller de Cannes et d’effectuer une approche GPS sur Nice. Puis de faire une approche et un atterrissage au GPS sur l’aérodrome de Cannes. Il est à noter que l’ensemble du vol s’est déroulé en conditions IMC.

Le deuxième vol a débuté à 8h40 et s’est déroulé de manière identique au premier, si ce n’est que les conditions météorologiques s’étaient malheureusement améliorées (le vol s’est fait en VMC) .

Le troisième vol a eu lieu l’après-midi à 13h40. Lors du décollage, nous avons pu utiliser le système d’aide à la décision. Le vol s’est ensuite poursuivi par une approche GPS à Nice puis par un touché à Cannes et enfin par un survol tactique basse altitude (200 pieds) au dessus du massif de l’Estérel sans références visuelles extérieures. Le retour vers Cannes et l’atterrissage se sont effectués de la même manière que les vols précédents.

Toutes les procédures sont basées sur des informations GPS.

Le maintien de l’axe s’effectue grâce aux fonction TRK (TRacK : la route vraie de l’avion) et CTS (Course To Steer : cap optimisant le retour sur la route prévue). Il s’agit de faire coïncider le TRK avec le CTS (au degré près). L’écart à la route prévue est indiqué par une représentation de type CDI.

Le suivi du plan de descente s’effectue grâce aux informations d’altitude calculées par le PC en fonction de la distance au seuil de piste et de l’angle d’approche (un angle différent pour Nice et Cannes). L’ordinateur donne à chaque instant (avec un pas de 1,21 s) l’altitude à laquelle doit se trouver l’avion afin de rester dans le plan.

A partir du lâcher des freins, l’ordinateur calcule durant toute la phase d’accélération la position à partir de laquelle s’arrêterait l’avion en cas de décollage interrompu. La décision de poursuivre ou non le décollage ne repose plus que sur la position du point d’arrêt relativement au bout de piste et non plus sur un système compliqué et souvent critique de vitesses de décision (V1 en particulier).

L’interface graphique représente les positions successives de l’avion (par pas de 1,21 s : temps de rafraîchissement des informations GPS), ainsi qu’un mur représentant le point d’arrêt de l’avion comme sur la figure 1. Sur cette figure, on voit que si l’avion freinait maintenant, son point d’arrêt se trouverait encore sur la piste.

Aide pour le vol tactique basse altitude

Ce système fournit au pilote trois coupes successives du relief devant l’avion : une dans l’axe de la trajectoire et les deux autres à 5° de part et d’autre. pour chacune de ces coupes, la représentation du relief se fait relativement à l’altitude de l’avion (voir la figure). Sur cette figure, on voit le cas d’un avion qui devra monter, ou peut-être tourner, s’il veut éviter le relief devant lui…

Pour ce faire Gilbert Klopfstein a minutieusement mesuré et mis en mémoire la topographie précise du massif de l’Estérel. les alentours du massif n’étant pas entièrement numérisés, il convient de noter qu’un flag apparaît dès lors que la trajectoire intercepte une zone non saisie.

Les approches IFR réalisées ont montré que de tels systèmes de positionnement associé à un logiciel adapté sont parfaitement aptes à assurer le guidage pour des approches de précision (hormis un problème de délai de rafraîchissement des données du GPS Garmin 100).

En particulier, l’approche en conditions IMC sur l’aérodrome non équipé de Cannes lors du premier vol à constitué une première de l’histoire de l’aéronautique !

L’avantage que présente un tel système par rapport à des équipements de type ILS, VOR, NDB est qu’aucune installation au sol n’est alors nécessaire. Il suffit que l’avion dispose d’une base de données assez précise ainsi que d’un système de positionnement géographique suffisamment précis.

Cependant, conscient des limites opérationnelles du GPS, Gilbert Klopfstein a proposé un couplage GPS-inertie qui permettrait de combler les lacunes de chacune des deux méthodes de positionnement afin d’obtenir un système de pilotage de rêve. En effet, les spectres d’erreur sont totalement décorrélés : dégradation brutale pour le GPS, dérive lente pour l’inertie.

Ces vols de démonstration nous ont permis d’apprécié les avantages d’un pilotage basé sur les notions de route vraie, de position géographique absolue. Le pilote dispose alors à tout instant de toute l’information nécessaire à la conduite du vol présentée de manière synthétique. La charge de travail du pilote est alors allégée, et lui permet donc d’assumer pleinement sa charge de commandant de bord de l’appareil. Il reste apte à décider des options à prendre à chaque instant. Le pilotage redevient instinctif et le pilote ne subit plus le vol : il reste dans la boucle et pilote au degré près.