équipements de bord

Le pilote automatique libère le pilote pour stabiliser le vol, pour piloter en évolutions commandées, pour se guider avec l'aide des repères radioélectriques.

En effet, même si le plaisir de voler est celui du pilotage, de nombreuses situations requièrent la possibilité d'automatiser celui-ci. Les premiers pilotes automatiques sont apparus tôt dans l'histoire aéronautique et, depuis le Concorde, il est possible d'effectuer la quasi totalité du vol en laissant cet instrument travailler, voire même pour effectuer maintenant un atterrissage complet.

Mais automatique ne veut pas dire sans intervention du pilote, qui doit savoir paramétrer correctement cet instrument pour en tirer pleinement profit. Ainsi, le pilote automatique diminue la charge de travail du pilote dans les évolutions commandées et radioguidées.

Toutefois, si le pilote automatique n'est pas sensible aux illusions sensorielles comme le pilote, il faut néanmoins se méfier lors de sa déconnexion.

De la simple tenue de cap à l'exécution d'un atterrissage par visibilité nulle, les pilotes automatiques (PA) ont évolués au il des années pour offrir de pus en plus de services à l'équipage ou au pilote (pouvoir passer quelles que soient les conditions météorologiques, besoin d'alléger la charge de travail du pilote dans des cockpits de plus en plus riches donc plus complexes).

Le pilote automatique "2 axes" assume un contrôle de l'assiette et du roulis de l'avion.

Il s'agit d'une gestion de l'aéronef dans le plan horizontal limitée à la direction et à la tenue du cap, notamment en aviation légère.

Cette fonction est la base du pilote automatique car elle permet d'intercepter un axe ou de virer vers un cap programmé comme de suivre l'axe ou le cap. Elle n'agit que sur la direction suivie par l'appareil, en travaillant sur l'inclinaison si nécessaire.

Dans ce cas, le pilote automatique interprète les informations données soit par le conservateur de cap (mode HDG), soit par un VOR réglé sur une radiale donnée (mode NAV) pour effectuer si nécessaire un virage au taux 1 afin de rejoindre le cap ou la radiale sélectionnée. Par contre, si l'avion se trouve déjà au bon cap ou sur la bonne radiale, il l'y maintient.

En mode HDG, l'appareil, bien réglé et compensé, se stabilise sur sa trajectoire et suit le cap indiqué par la pinnule (index). En faisant tourner la pinnule sur un autre cap, le pilote automatique met l'avion en virage pour le rejoindre. Néanmoins, le pilote doit effectuer la correction d'assiette nécessaire pour éviter de descendre.

L'avion est donc stabilisé sur sa trajectoire et suit alors le cap indiqué par la pinnule ou l'index du conservateur de cap. De ce ce fait, enclencher le mode HDG permet de ne plus se soucier de la direction. De plus, en faisant tourner la pinnule sur un autre cap, le pilote automatique (PA) met l'avion en virage.

En mode NAV, le pilote doit s'assurer d'avoir bien sélectionné le VOR vers lequel il veut s'orienter ainsi que la radiale à suivre pour y parvenir. Déjà positionné sur la radiale, le pilote automatique y maintient l'appareil. Par contre, pour rejoindre cette radiale ou en changer, le pilote automatique doit calculer le cap d'interception pour l'appliquer, puis à l'approche de la radiale il fait virer l'appareil pour le faire coïncider avec la direction à suivre. Néanmoins en virage, comme pour le suivi de cap, le pilote automatique n'effectue pas de correction d'assiette qui reste alors à la charge du pilote.

Pareillement, le pilote automatique met l'avion en virage lorsque le pilote fait tourner l'OBS du VOR.

A noter que certains pilote automatique ne sont pas suffisamment performants en raison de leur calculateur pour intercepter une radiale VOR à moins de 30° à 30 nm, 20° à 20nm ou 10° à 10 nm. Par ailleurs, le signal du VOR a tendance à "battre", ce qui génère des oscillations désagréables sur les monomoteurs peu rapides.

Le pilote automatique "3 axes", lors de son embrayage, stabilise l'avion en "assiette / tangage" et en "roulis / lacet" en maintenant aussi l'altitude et le cap.

Il s'agit d'une gestion de l'aéronef dans le plan horizontal (direction et tenue du cap) mais aussi dans le plan vertical (altitude). Dans ce cas, le pilote automatique (PA) ne se contente pas de gérer la trajectoire sur le plan horizontal, il sait aussi tenir une altitude et la faire atteindre. Ce sont les fonctions des modes ALT (Altitude) et Vs (Vertical Speed) qui vont permettre la gestion du plan vertical.

Le mode ALT permet de saisir une altitude ou un niveau de vol, si le calage de l'altimètre correspond, pour la maintenir ou l'atteindre.

De ce fait, lorsque l'avion est stabilisé en croisière, fixer une altitude à tenir est le complément idéal du pilotage automatique en mode horizontal. Mais si le pilote veut monter ou descendre, il vaut mieux définir aussi quelle vitesse verticale ou quel vario que le PA doit faire prendre à l'avion.

Exemple : Pour un monomoteur de voyage, la descente de croisière idéale correspond à 300 ft/mn, ce qui est un vario confortable pour les passagers et des plus efficaces en termes de vitesse.

En outre, avec le mode ALT enclenché, l'avion ne perd plus d'altitude en virage car la correction nécessaire est faite par le pilote automatique et non plus par le pilote.

De ce fait, pour utiliser le pilote automatique (PA) en mode vertical, l'option la plus simple est d'atteindre l'altitude souhaitée et de saisir celle-ci sur l'instrument de bord puis d'activer le mode ALT.

De la même manière, le PA aide le pilote à atteindre une altitude donnée lorsqu'il saisit l'altitude voulue. Toutefois, le pilote automatique ne gère pas la puissance associée car c'est le travail de l'auto-manette si l'avion en est équipée. En effet, si le pilote adopte une valeur inadaptée en vitesse verticale ou au vario, notamment lors d'une descente, il peut très facilement franchir les limites structurelles de l'appareil ainsi que le nombre de tours des hélices.

Ainsi, en évolution commandée, l'avion peut chercher un paramètre affiché, un cap, une altitude.

En guidage, l'avion capture et suit un axe VOR affiché, un axe ILS (localizer et glide path).

A noter qu'en atterrissage automatique, l'avion exécute le décrabage et l'arrondi.

Le Directeur de Vol (ADI) affiche l'assiette et le roulis appropriés pour intercepter et maintenir la route VOR ou l'axe ILS.

Le calculateur pilote automatique est intégré pour le directeur de vol (ADI) et le pilote automatique (PA). Il comprend les commandes par boutons de sélection et les annonciateurs de mode.

Les annonciateurs de mode s'allument lorsqu'un mode est choisi par le bouton de sélection :

Le mode annonciateur Glide Slope s'allume en permanence lorsque le pilote automatique est couplé au signal Glide Slope.

L'annonciateur de mode (GS) clignote si le signal Glide Slope disparaît : indication fournie soit par le drapeau GS sur le CDI indicateur d'écart de route ou sot par l'absence des aiguilles Glide Slope. Dans ce cas, le pilote automatique retourne en maintien d'assiette longitudinale sauf si un signal Glide Slope réapparaît dans les 6 secondes qui suivent pour que le pilote automatique retourne en mode (GS).

Le voyant d'alerte du trim s'allume en permanence s'il n'y a pas d'alimentation du circuit trim.

En cas de séquence test prévol non effectuée, le voyant d'alerte de trim s'allume.

Lors d'une panne de trim manuel constatée, le voyant d'alerte de trim s'allume et un signal sonore l'accompagne.

L'annonciateur pilote automatique (AP) s'allume lorsque le pilote automatique est engagé.

Cet annonciateur clignote 12 fois lorsque le pilote automatique est désengagé. Il est alors accompagné d'une alarme sonore pendant 2 secondes.

Le bouton enfoncé engage automatique le pilote automatique. Une deuxième pression le désengage.

Le bouton de test avant vol momentanément enfoncé allume tous les voyants, vérifie les circuits de commande de roulis et de tangage, détecte une panne du compensateur automatique et vérifie l'alimentation de son circuit manuel.

Si le test est satisfaisant : La lampe AP clignote durant 6 secondes et un signal sonore accompagne le clignotement de la lampe.

Si le test est insatisfaisant le P.A. ne peut pas être engagé tant que la séquence de test n'est pas satisfaisante.

Le bouton du mode d'approche par alignement arrière enfoncé adopte le mode d'approche par alignement arrière. Dans ce cas, seule la réponse aux signaux LOC est inversée.

L'accouplement Glide Slope est inhibé en mode d'approche par alignement arrière.

Le bouton du mode d'approche enfoncé permet d'effectuer une interception tous angles avec le plateau de route (HSI) ou en suivant un angle fixe de 45°.

La capture du radial VOR, RNAV ou LOC plus l'accoupleur Glide Slope est automatique.

Le mode APR clignote alors jusqu'à ce que la séquence de capture automatique soit effectuée. Puis, le cas échéant, sur l'annonciateur de mode optionnel, la lampe APR ARM s'allume ainsi que la lampe APR CPLD quand le faisceau est capturé.

Le bouton de mode navigation enfoncé permet l'interception tous angles, avec un HSI, en suivant un angle à 45° ainsi que la capture automatique du radial VOR, RNAV ou LOC.

Le bouton de mode maintien de cap engagé commande l'avion pour la recherche et le maintien d'un cap choisi par le bouton de changement du gyro-directionnel (GD) ou du HSI.

L'annonciateur de sélection du maintien d'altitude enfoncé engage le mode maintien d'altitude qui commande l'assiette de l'avion pour conserver l'altitude pression au moment de l'engagement qui peut-être réalisé en montée, descente ou en vol stabilisé.

Par contre, en mode APR, le maintien d'altitude est automatiquement désengagé lorsque le plan du Glide Slope est capturé.

Le bouton de mode directeur de vol qui est à enfoncer avant d'engager le pilote automatique sur AP ENG, engage le mode directeur de vol ce qui dégage les barres de tendance et commande aussi le maintien d'assiette longitudinale en cabré.

La commande variation d'assiette est un inverseur à bascule, muni d'un retour au neutre par l'intermédiaire d'un ressort, permettant les manoeuvres "piqué" et "cabré" :

L'annonciateur de mode à distance optionnel, plus visible aux yeux du pilote dans la partie supérieure de la planche de bord, fournit les indications de mode dans la zone principale du circuit visuel. En outre, il contient aussi les trois voyants lumineux des balises ou markers.

L'annonciateur arme est allumé en permanence avec les lampes NAV ou APR lorsque l'un des deux boutons de mode NAV ou APR est enfoncé. Il s'éteint lorsque la lampe CPLD apparaît quand la séquence de capture automatique est effectuée.

L'annonciateur de couplage est allumé en permanence avec les lampes NAV ou APR. Il s'engage à la suite du mode ARM mais il peut être commandé directement si les critères de capture de faisceau sont réunis après sélection de NAV ou APR.

Les voyants lumineux d'entrée de piste, médiane et extérieure commandés par le récepteur de balise sont présents.

Un ensemble commutation marche pilote automatique est présent et associé aux systèmes du pilote automatique ainsi qu'à un trim électrique manuel.

L'interrupteur de désengagement pilote automatique / interruption de trim enfoncé annule tous les modes de fonctionnement du directeur de vol (ADI). Maintenu enfoncé, il interrompt l'alimentation du trim électrique ce qui stoppe le mouvement de ce trim. Il désengage aussi le pilote automatique et annule tous les modes de fonctionnement du directeur de vol.

Le bouton de pilotage transparent enfoncé permet le contrôle manuel de l'avion car il désengage les servomoteurs de roulis et de tangage sans annuler aucun des modes choisis.

Par contre, s'il n'est pas été préalablement engagé, il engage alors le mode FD (ADI du directeur de vol).

Toutefois, les deux parties de l'inverseur de trim double doivent s'actionner afin de permettre au trim manuel de fonctionner dans le sens souhaité.

A noter que lorsque le pilote automatique est engagé, le fonctionnement du trim électrique manuel désengage automatique le pilote automatique.

AP	Automatic Pilot	Pilote automatique
HDG	Heading	Mode suivi de cap (en fonction du positionnement de la pinnule sur le conservateur de cap ou des données saisies sur le plateau de vol)
NAV	Nav	Mode NAV (suivi d'une radiale VOR)
APR	Approach	Mode approche (suivi d'une radiale et d'un glide ILS)
REV	Reverse	Suit l'ILS en mode inversé, pour le décollage ou pour effectuer un virage de procédure, ou encore pour une approche de non précision. A noter que ce mode d'utilisation en approche est interdit en France car il est considéré comme trop dangereux mais il peut être toutefois utilisé pour le décollage dans certaines procédures
ALT	Altitude	Pour atteindre et/ou maintenir une altitude donnée
VS	Vertical Speed	Pour définir une vitesse vertical ou vario
BC	Back	Voir RVE
GPS	GPS	Suivi d'une route GPS
GPSV	GPS mode vertical	Suivi d'une trajectoire GPS dans les deux axes, horizontal et vertical

Le pilote automatique sachant gérer la trajectoire dans tous ses axes, il est alors tentant de lui demander de suivre un ILS pour effectuer une approche automatique.

Sur un avion équipé d'un pilote automatique 3 axes, le suivi d'ILS, avec sa fréquence activée, consiste à suivre l'axe comme comme s'il le faisait en mode NAV avec le VOR, et à prendre en mode ALT l'altitude prévue d'interception, puis en mode APP quand l'aiguille du glide commence à bouger vers 7 à 8 nm de la piste, la pente en fonction du glide (indicateur de plan de descente) de l'ILS.

Toutefois, ce que le pilote automatique ne sait pas faire dans ses autres modes reste à la charge du pilote (gestion de la puissance et de la configuration de l'avion (train d'atterrissage sorti ou non, volets hypersustentateurs, pas d'hélice, etc...).

Cependant, avant de suivre un axe ILS, que ce soit manuellement ou automatiquement, il faut d'abord l'intercepter.

Après interception de l'axe ILS en mode NAV (barre verticale du cadran de l'ILS) suivi en mode ALT d'une tenue d'altitude d'interception prévue, lorsque l'aiguille du glide commence à bouger, soit vers 7 à 8 nm de l'entrée de piste d'atterrissage, le pilote doit passer en mode APP afin d'intercepter le plan de descente (barre horizontale du cadran de l'ILS).

L'utilisation du pilote automatique pour l'approche ILS évite le "tricotage des aiguilles" bien souvent remarqué en approche manuelle pour rester parfaitement aligné sur les deux axes.

En outre, arrivé à l'altitude de palier programmée par le pilote ou par un instrument, le pilote automatique va commencer à diminuer la pente de descente, ce qui aura pour effet de créer en quelque sorte l'équivalent d'un arrondi, sans intervention du pilote le cas échéant car les avions sont conçus pour se poser sans dégâts pour peu qu'ils aient suivi correctement le plan de descente ce qui suppose d'avoir aussi la vitesse et la configuration adéquates pour un "posé trois points".

A noter cependant qu'un faisceau ILS peut facilement être perdu si l'avion n'est pas stabilisé correctement dessus. De plus, en cas de rafale ou de changement brutal de régime aérologique, le pilote automatique peut se déconnecter. Par contre, s'il y a changement d'altitude en raison du vent ou de la turbulence, le pilote automatique va rectifier amenant alors le pilote à surveiller notamment son régime moteur car les approches automatiques ne supportent que 15 kt de vent de travers maximum du fait de la technique spécifique adoptée à l'atterrissage dans ce type de situation. Par ailleurs, si le mode NAV qui suit une radiale VOR effectue les corrections liées à la dérive occasionnée par le vent, le mode HDG doit suivre un cap calculé en tenant compte de cette dérive, car se contenter de mettre la pinnule sur la valeur correspondant à la route à suivre, sans faire de correction, ne suffit pas et peut amener assez rapidement l'avion à quelques nautiques de sa route.

Pour mémoire, il existe plusieurs catégories d'approche (Cat III, II, I). C'est en fonction de l'équipement de bord que l'avion est certifié dans une de ces catégories et c'est en fonction des installations au sol qu'un aérodrome autorise ces différents types d'approche en en donnant les minimas opérationnels.

La catégorie III est une approche automatique de précision présentée sur les cartes IFR.

Comme tout moyen d'aide au pilotage, le pilote automatique apparaît bien plus pratique que le pilote au manche mais en compagnie aérienne, deux écoles semblent s'affronter régulièrement : celle qui tient à ce que les pilotes maintiennent leurs compétences de pilotage en effectuant un maximum d'atterrissages à la main, et celle qui prône un pilotage le plus automatisé possible.

L'automanette ou "l'autothrottle" est le complément indispensable du pilote automatique (PA).

En effet, le pilote automatique ne gère pas tous les aspects du pilotage de l'avion, qu'il s'agisse d'un monomoteur ou d'un avion de ligne. Même s'il est apparemment capable d'amener le moindre petit avion léger sur la piste en suivant l'ILS, le pilote doit néanmoins s'occuper de la vitesse, de la puissance du moteur, du pas de l'hélice, du train d'atterrissage, des volets hypersustentateurs, etc...

Par contre, les avions de ligne disposent d'un système complémentaire et indispensable à une véritable automatisation du pilotage : l'automanette ou l'autothrottle (AT), qui se charge de ses paramètres, notamment pour le contrôle de la poussée/puissance et de la vitesse dans toutes les phases du vol.

Ainsi, l'automanette (AT) peut fonctionner dans deux modes : vitesse et poussée.

En mode vitesse (speed), le système contrôle la poussée de manière à obtenir la vitesse désirée tout e restant dans les marges opérationnelles. Ce qui veut dire que si le pilote sélectionne une vitesse inférieure à la vitesse de décrochage ou supérieure à la vitesse maximale, l'automanette maintiendra la vitesse la plus proche de celle visée à l'intérieur de l'enveloppe de vol.

En mode poussée (thrust), l'automanette (AT) va maintenir une valeur de poussée fixée correspondant à telle ou telle phase de vol, pour le décollage (TakeOff), la montée (Climb), la descente (Descent) ou l'approche.