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B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à

B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage: Dossier Préparation. page DP 1 / 20 ELEST B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage Dossier de Préparation : Electronique et Physique Appliquée Ce dossier comporte 20 pages. Ce dossier est commun aux épreuves d'Etude d'un Système Technique et de Physique Appliquée. Il est disponible 4 semaines avant le début des épreuves écrites du BTS Electronique. ñ B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage: Dossier Préparation. page DP 2 / 20 ELEST Sommaire : A. Introduction : .....................................................................................................................................3 B. Description de quelques systèmes d’aide à l’atterrissage implantés au sol .................................................3 B.1. VOR (« VHF omnidirectional range »).........................................................................................3 B.2. DME ( « distance measuring equipment » ) .................................................................................4 B.3. ILS (« Instruments Landing System ») ........................................................................................5 B.4. Markers (« beacons » - balises) ..................................................................................................6 B.5. MLS (« Microwave landing system »)...........................................................................................7 B.6. GPS (« Global Positioning system »)............................................................................................7 C. Présentation fonctionnelle : Systèmes d’aide à l’atterrissage...................................................................8 C.1. Diagramme sagittal du système technique : .....................................................................................9 C.1.1. Descriptif ............................................................................................... 10 C.1.1.a. Aéroport :.......................................................................................... 10 Figure 1 : guidage vertical / plan de descente (« glide slope : pente de glissement »). 10 Figure 2 : guidage horizontal / axe de la piste (« localizer : alignement ») ................ 11 C.1.1.b. Interactions : ..................................................................................... 14 C.1.1.c. Aéronef (descriptif partiel ): ................................................................. 15 C.1.1.d. Quelques interactions : ........................................................................ 16 D. Bus avioniques ................................................................................................................................... 17 D.1. Définition: ................................................................................................................................... 17 D.2. ARINC 429 :................................................................................................................................. 17 D.2.1. description :........................................................................................... 17 D.2.2. Support physique .................................................................................... 17 D.2.3. Niveau liaison ......................................................................................... 18 D.2.3.a. Format des mots :............................................................................... 18 D.2.3.b. Ordre de transmission:......................................................................... 18 D.2.3.c. Exemple de codage des mots de 32 bits :................................................ 19 Frequency control word bit assignments .................................................................................... 19 D.3. Résumé: l'ARINC 429 (Aeronautical Radio Incorporated 429): ....................................................... 20 B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage: Dossier Préparation. page DP 3 / 20 ELEST Systèmes d’aide à l’atterrisage A. Introduction : Lorsqu’un avion entame la phase d’approche finale de la piste d’atterrissage, le pilote doit gérer un certain nombre de paramètres ; ceux-ci dépendent du type de l’aéronef et des différentes installations de l’ aéroport («ground facilities»). Ces paramètres comportent : - plan de l’aéroport et caractéristiques des pistes («approach final chart»-support papier). - informations transmises par la tour de contrôle ( référence de la piste d’atterrissage, consignes d’atterrissage, attente éventuelle). - consignes d’alignement vertical (pente) et horizontal (cap), distances, transmises par les installations au sol, par voie hertzienne. - caractéristiques et performances de l’avion. - conditions météorologiques. - paramètres visuels. B. Description de quelques systèmes d’aide à l’atterrissage implantés au sol B.1. VOR (« VHF omnidirectional range ») Les T VOR sont des VOR de navigation à courte distance et sont utilisés comme support à une procédure d'approche. Leur portée est de 25 NM («Nautic Mile = mille marin = 1852m, soit 25NM= 46.2 km). La puissance rayonnée par les balises T VOR est de 50 W. L'émetteur T VOR émet une porteuse VHF dans la bande 108 – 112 MHz. L'émetteur lui fait transporter deux modulants. Le signal de phase de référence émet dans toutes les directions. Un second signal de phase variable balaie dans un rayon de 360 degrés comme le faisceau d'un phare. Les deux signaux sont en phase chaque fois que le signal variable est à 000 degrés (par rapport au nord magnétique) ; ils sont déphasés de 180 degrés chaque fois que le signal rotatif est à 180 degrés. A bord de l'avion, un comparateur de phase mesure la différence de phase entre les deux signaux, nécessaire au calcul de l’azimut. Toutes les 30 secondes, une modulation à 1020 Hz se superpose permettant la transmission de l'indicatif de la balise en morse (3 lettres). Balise- radiophare (360°) La balise est omnidirectionnelle ; elle émet sur 360° ; elle transmet à l’avion l’azimut (angle formé entre le nord magnétique (0°) et la droite reliant la balise à l’avion, ex. : 135° sur la figure ci-contre). Chaque piste possède une caractéristique en azimut : il suffit donc à l’avion de s’aligner sur celui-ci. B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage: Dossier Préparation. page DP 4 / 20 ELEST B.2. DME ( « distance measuring equipment » ) Le DME est un ensemble comprenant un élément interrogateur embarqué et, au sol, un élément répondeur généralement associé à un VOR ou à un ILS. Il donne une information de distance oblique (et non pas de distance réelle) en milles nautiques (NM) par rapport à la balise au sol grâce à la mesure du temps de réponse. Un calculateur intégré au DME embarqué permet également d'obtenir la vitesse sol de l'avion en nœuds (KT= 1 nœud = 1 mille marin / heure) et le temps en minutes pour rejoindre la station. En passant à la verticale d'une station DME, l'instrument indique une hauteur au-dessus de la station. Pour cet exemple ci-contre: Distance: 5,1 NM Vitesse: 80 KT Temps estimé: 4 MINutes Le DME fonctionne dans la gamme des ultra hautes fréquences (UHF de 962 MHz à 1213 MHz) et sa portée correspond à la portée optique, soit 200 NM (370 km) sur la plupart des appareils embarqués. Le principe du DME consiste à mesurer le temps qui s'écoule entre l'émission d'un signal radioélectrique codé en provenance de l'avion et la réponse émise par la balise au sol. Ces deux signaux utilisent un couple de fréquences différentes appelé canal. Le canal utilisable correspond à des fréquences UHF couplées selon les normes OACI (Organisation de l'Aviation Civile Internationale) à des fréquences VHF (108 MHz à 117.95 MHz) correspondant aux fréquences des balises VOR ou ILS affichables sur l'appareil. La fréquence du DME est appariée de façon automatique à la fréquence VHF du VOR ou de l'ILS auquel il est associé. L'avion émet des paires d'impulsions (12 µs pour le mode X ou 36 µs pour le mode Y) d'interrogation espacées de manière aléatoire sur une fréquence donnée. La balise au sol va renvoyer le signal sur une fréquence décalée de ± 63 MHz (selon la fréquence d'interrogation) ce qui permet d'éliminer les échos sol, les interrogations des autres avions et de régénérer le signal. Le récepteur de bord capte les impulsions de réponse (le temps écoulé entre l'envoi de l'impulsion d'interrogation et la réception de l'impulsion réponse est transformé en distance). DME Distance horizontale Distance oblique B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage: Dossier Préparation. page DP 5 / 20 ELEST B.3. ILS (« Instruments Landing System ») L'ILS est un système d'aide à l'atterrissage aux instruments. Il permet de respecter une trajectoire de descente aboutissant à une piste. Les informations délivrées au pilote sont une information d'écart latéral par rapport à l'axe de la piste (Localizer-cap) et une information d'écart vertical par rapport au plan de descente idéal (Glide Path-pente) qui est généralement de l'ordre de 3°. Une information discontinue de distance par rapport au seuil de piste est donnée par les markers et permet également un contrôle de la trajectoire. Une information continue de distance peut être obtenue si l'ILS est couplé à un DME. L'ILS fonctionne dans la gamme très hautes fréquences VHF de 107,95 à 111,95 MHz par 1/10 de MHz impairs. Le Glide Path fonctionne lui dans la gamme ultra hautes fréquences UHF de 329 MHz à 335 MHz. Mais, les fréquences associées au glide sont appariées aux fréquences du localizer. Lors de l'utilisation, on affiche donc uniquement la fréquence du localizer, obtenant ainsi la réception du glide directement. Six fois par minute, une modulation à 1020 Hz en code morse est émise sur la fréquence VHF du localizer permettant la transmission de l'indicatif de l'ILS (codé en morse sur 3 lettres) et son identification par le pilote. On distingue plusieurs catégories d'ILS selon la hauteur de décision (HD) permise (hauteur à laquelle le pilote remet les gaz s'il ne voit pas la piste) ainsi que la portée visuelle de piste (RVR) minimale autorisée : * catégorie I (CAT I) : HD minimale de 200 feets (60,96 mètres) et RVR minimale de 550 mètres. * catégorie II (CAT II) : HD minimale de 100 ft et RVR minimale de 300 mètres. * catégorie III/A (CAT III/A) : HD inférieure à 100 ft et RVR minimale de 200 mètres. * catégorie III/B (CAT III/B) : HD inférieure à 50 ft et RVR minimale de 75 mètres. Rappel : 1 ft = 1 feet = 1 pieds = 30,48 cm = 0,3048 mètres. L'afficheur de l'ILS : Le rond central représente la position de l'avion, l'aiguille verticale représente le localizer et l'aiguille horizontale représente le glide. Dans le cas représenté ici, l'avion est à droite de l'axe et au- dessus du plan de descente. B.T.S. ELECTRONIQUE SESSION 2004 ETUDE D'UN SYSTEME TECHNIQUE Système d'aide à l'atterrissage: Dossier Préparation. page DP 6 / 20 ELEST B.4. Markers (« beacons » - balises) I M M M O M Les markers uploads/s1/ dpreparation-est2004.pdf