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Les RADAR

RADAR est un acronyme pour RAdio Detection And Ranging. Un radar est un émetteur qui envoie des impulsions. Ces impulsions sont reflétées par des objets et un écho revient vers l’antenne radar. Le temps de l’aller retour entre l’impulsion et son écho permet de déduire la distance de l’objet détecté.

Parfois, par effet doppler ou par calcul de différence de distance entre deux échos, le RADAR peut aussi calculer la vitesse de déplacement de l’objet détecté.

Nous allons étudier dans cet article les deux types de RADAR utilisés au sol par les contrôleurs aériens : le radar primaire et le radar secondaire.

A noter que les avions civils ne disposent JAMAIS de radars embarqués capables de détecter d’autres avions. Ils peuvent embarquer un radar météo (qui fera l’objet d’un article dédié), mais pour la détection des aéronefs conflictuels les avions civils sont équipés du système TCAS (voir l’article sur les transpondeurs)

RADAR Primaire

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L’antenne du radar primaire est reconnaissable par sa forme incurvée. Plus le radar tourne lentement, plus sa portée est grande.

Le radar primaire correspond à la définition exacte du radar donnée au début de cet article. Il reçoit les échos de ses propres émissions. Il peut ainsi détecter des objets, estimer leur distance et leur gisement, donc leur position. Il peut aussi calculer leur vitesse de déplacement.

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Avantages :

  • Hormis les avions furtifs, rien n’échappe au radar primaire. Il présente donc un intérêt stratégique particulier pour le contrôle militaire
  • Il ne nécessite aucun équipement à bord des avions

Inconvénients :

  • Hormis dans le cas particulier des radars militaires tridimensionnels, le radar primaire ne permet pas de connaitre l’altitude d’un avion
  • Il ne permet pas d’identifier un avion, uniquement de connaitre sa présence
  • Il affiche des échos parasites (relief, précipitations, etc.)

A noter un cas particulier de radar primaire : le radar d’approche de précision (PAR ou GCA) : ces radars équipent les aéroports militaires. Ils permettent de guider les avions sur une trajectoire d’approche aux instruments. Le contrôleur parle en flot continu, pour indiquer au pilote sa position et les corrections à apporter. Le pilote ne doit pas collationner les messages du contrôleur. Exemple : « Vous êtes sur l’axe, sur le plan, sur l’axe, sur le plan, légèrement à gauche de l’axe prenez un cap 010, sur l’axe cap 360, sur le plan, sur l’axe, sur le plan, trop haut augmentez le taux de descente, vous êtes sur l’axe et de nouveau sur le plan , etc. »

RADAR Secondaire

Le radar secondaire est reconnaissable à son antenne plate

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Parfois un radar primaire et un radar secondaire peuvent être associés :

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Je vous invite à relire l’article sur le transpondeur.
Le radar secondaire émet des interrogations. Les transpondeurs qui équipent les avions répondent à ces interrogations en envoyant une impulsion codée qui sera détectée et décodée par le radar secondaire. Ces données décodées sont alors affichées sur l’écran du contrôleur aérien (code d’identification, altitude, voire plus dans le cas d’un transpondeur et d’un radar mode S).

Avantages :

  • Nombreuses informations immédiatement disponibles pour le contrôleur
  • Avion identifié
  • Possibilités nombreuses pour le contrôleur (filtrage, calcul de trajectoire, etc.)

Inconvénient :

  • Les avions non équipés de transpondeur ne sont pas détectés

radarcdg cliquez pour agrandir l’image

Voici l’image présentée par le radar secondaire au contrôleur d’approche de Roissy CDG. Sans entrer dans le détail, on voit immédiatement les possibilités de tri et de filtrage avec en rose les avions à l’arrivée, en bleu les avions au départ, et en noir les avions non concernés par le contrôle d’approche (essentiellement des vols VFR). Voyons l’affichage en détail.

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Vous voyez ici un plot radar secondaire d’un avion de ligne en approche à Roissy. Le rond rose plein représente la position actuelle de l’avion. Les petits ronds vides représentent les positions précédentes. Le contrôleur voit ainsi la trajectoire parcourue par l’avion. Les informations affichées sont :

  • AFR027 : vol Air France 027
  • 029 : 2900 pieds
  • Flèche descendante : avion en descente
  • H : Heavy (avion lourd), M pour Medium, L pour Ligh, S pour Super (cas particulier de l’Airbus A380)
  • 18 : vitesse sol 180 kt
  • -10 : en descente 1000 pieds par minute

Ci dessous un autre exemple avec un vol VFR

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Cet avion est en tour de piste sur l’aérodrome d’Enghien Moisselles, situé dans la CTR de Roissy. On voit que l’avion est en virage, les points de trajectoire très rapprochés laissent immédiatement comprendre que l’avion vole à une vitesse relativement faible.

  • 7000 : code VFR standard est affiché au transpondeur de cet avion
  • 004 : l’avion vole à 400 pieds
  • – : vol stabilisé (probablement en étape de base)
  • 07 : vitesse sol 70 kt
  • 00 : vitesse verticale nulle

Souvent, l’écran radar secondaire est capable d’afficher l’information Gonio. Un axe se dessine pour représenter le radial sur lequel se trouve l’avion émettant à la radio VHF, ce qui permet au contrôleur de localiser immédiatement l’avion émetteur sur son écran radar.

Enfin, il vous faut savoir que tous les aéroports ne disposent pas de radar. Néanmoins un réseau d’antennes radar permet un affichage déporté. Ainsi de nombreuses tour de contrôle disposent d’une image radar alors qu’aucune antenne n’est installée sur l’aéroport. C’est le cas de Pontoise, Toussus le Noble, Merville, etc etc.

En cas de trajectoire conflictuelle entre deux aéronefs, une alarme se déclenche sur le radar pour avertir le contrôleur. C’est le filet de sauvegarde.

 

Le Transpondeur

Description

Pour rappel, un radar primaire civil (bi-dimensionnel) permet de connaitre la position d’un avion en gisement et en distance. Mais ce radar « basique » ne permet pas d’identifier un avion ni de connaitre son altitude.

Le radar secondaire a été inventé pour répondre à ce problème. Ce radar secondaire envoie des « interrogations » autour de lui, auxquels répondent les transpondeurs.

Le transpondeur est donc un équipement embarqué à bord des aéronefs. Il permet d’être détecté et identifié par les radars secondaires ainsi que par les T-CAS (prononcer « ticasse »), équipements embarqués dans les avions commerciaux pour éviter les collisions en vol.

Les transpondeurs aéronautiques civils fonctionnent selon trois modes :

  • Mode A (Alpha) : le transpondeur envoie au radar secondaire à code à 4 digits permettant d’identifier l’avion ou de transmettre certaines informations au contrôle aérien.
  • Mode C (Charlie) : le transpondeur transmet au radar secondaire le niveau de vol de l’avion grâce à un alticodeur. L’alticodeur peut être intégré au transpondeur (capsule barométrique incluse dans le transpondeur) soit déporté (information altimétrique prise sur un altimètre)
  • Mode S (Sierra) : S pour Sélectif. Le mode S est une amélioration récente du transpondeur permettant d’envoyer des informations supplémentaires et d’améliorer la transmission des données (notamment grâce à une nouvelle localisation des antennes qui optimise la communication même en virage). Il fonctionne selon deux niveaux possibles :
      • Mode S basique : le transpondeur transmet un code d’identification unique ainsi qu’un identifiant configurable par le pilote (numéro de vol pour un avion de ligne, immatriculation pour un avion léger)
      • Mode S enrichi : couplé à l’ADS-B, le transpondeur mode S enrichi permet d’envoyer une multitude d’informations utiles au contrôleur (vitesse indiquée, cap, altitude sélectionnée, taux de montée ou de descente, etc.)

En plus de ces trois modes, le pilote peut, sur demande du contrôle, activer la fonction « ident » (identification). Une pression sur le bouton ident permet d’envoyer un code particulier, grâce auquel l’avion apparait de façon évidente sur le radar du contrôleur (clignotement). Cette fonction ident est utilisé lorsque le trafic est dense et que le contrôleur rencontre des difficultés pour identifier un appareil.

Transpondeur « traditionnel »

KT76A

Le transpondeur Bendix/King KT76A est un des modèles les plus fréquemment utilisés en aviation légère. Ce transpondeur fonctionne en mode A et C.

Bouton de mode :

  • OFF : boitier non alimenté
  • SBY : Stand-By : le boitier est alimenté en électricité mais n’émet aucune réponse aux interrogations des radars secondaires (mode éventuellement utilisé pour préchauffer le boitier transpondeur)
  • ON : Mode A uniquement (envoi du code à 4 digits)
  • ALT : Mode A et Mode C (envoi du code à 4 digits et du niveau de vol)
  • TST : Mode de test (le voyant doit s’allumer de façon permanente)

Bouton ident : pour l’identification de l’avion sur l’écran radar du contrôleur

Voyant ambre : s’allume en permanence en mode test. Clignote en mode ON ou ALT à chaque émission du transpondeur vers un radar secondaire

Transpondeur « moderne »

GTX327

Les transpondeurs modernes, comme les Garmin GTX327 (mode C) et GTX330 (Mode S), offrent souvent des possibilités accrues et parfois quelques gadgets.

Le large écran des GTX permet de visualiser le niveau de vol qui est transmis au contrôle par le mode C. La touche Cursor (CRSR) permet notamment de modifier l’immatriculation de l’appareil (pour les transpondeurs mode S). Le bouton VFR, bien utile, permet d’afficher directement le code transpondeur VFR standard tel qu’il a été configuré (7000 en Europe, 1200 aux Etats Unis..). Pour changer de code, il suffit de le taper.

Enfin ce transpondeur possède une fonction chronomètre et horamètre.

Utilisation

Généralités

Le transpondeur doit être sur OFF lors de la mise en route. En effet, le démarrage du moteur peut occasionner des parasites sur le réseau électrique de l’avion, qui pourraient endommager l’équipement.

Ensuite, au roulage, le mode dépendra de l’équipement de l’aéroport. Si un radar sol est installé, les consignes locales exigeront parfois que le transpondeur fonctionne. Si tel est le cas, vous pourrez le passer sur ON (ou ground si ce mode est disponible).

Veillez à ce que le transpondeur soit sur ALT avant le décollage.

En entrant dans un nouvel espace aérien, il peut vous être demandé de changer de code transpondeur. Dans ce cas, passez le en standby avant de modifier le code puis repassez le en mode ALT.

Codes transpondeur

Le code transpondeur est constitué de 4 digits. Chaque digit est un chiffre allant de 0 à 7.

En Europe, en dehors de toute zone contrôlée, le transpondeur doit être allumé, en mode A+C (sélecteur de mode sur ALT), avec le code 7000 affiché. Ce code 7000 est le code standard attribué aux vols VFR non contrôlés.

Avant de pénétrer un espace aérien contrôlé, le contrôleur vous transmets un code qu’il vous faudra afficher. En général, les contrôleurs disposent d’une gamme de codes allouables aux avions VFR.

Prenons un exemple : un contrôleur disposant de codes allant de 4230 à 4239 pour les vols VFR à l’arrivée. Si vous êtes le troisième avion VFR arrivant dans sa zone, il vous demandera d’afficher le code 4233.

Il existe quelques codes particuliers que vous devez connaitre. L’affichage d’un de ces trois codes provoque une alarme sur les écrans des contrôleurs aériens.

  • 7700 : c’est le code de détresse. En cas de problème grave (atterrissage d’urgence, incendie, etc.) vous pouvez déclarer votre situation d’urgence par l’envoi d’un message mayday à la radio et l’affichage du code 7700 au transpondeur
  • 7600 : Panne radio
  • 7500 : « hijacking », autrement dit un détournement par des pirates. Il y a peu de chances que ce code vous soit utile en avion léger VFR, mais vous devez le connaitre pour l’examen théorique

Quelques autres codes particuliers (inutile de les retenir pour l’examen) :

  • 1000 : vous entendrez souvent des contrôleurs demander à des avions IFR d’afficher un transpondeur 1000. C’est le code standard IFR en mode S. Lorsque le contrôle au sol est équipé mode S, le code transpondeur ne lui est pas utile car l’avion s’identifie en transmettant directement son immatriculation. Le contrôleur demande alors au pilote d’afficher le code 1000.
  • 1200 : les joueurs de Microsoft FlightSimulator le connaissent bien. Le code 1200 est le code VFR standard aux USA ! Outre Atlantique, c’est l’équivalent de notre code 7000
  • 0300 : vols VFR CAM (Circulation Aérienne Militaire)
  • 7010 : code VFR en Angleterre
  • 707x (7071, 7072, etc.) : largueurs de parachutistes

Du point de vue du contrôleur Aérien

Je vous recommande de consulter mon article sur les radars

Le TCAS

Le TCAS (Traffic Collision Advoidance System) est, comme son nom l’indique, un système d’évitement des collisions en vol. L’utilisation du transpondeur en mode ALT est absolument essentielle à la sécurité des vols, même si vous restez en vol local. En effet le transpondeur permettra que vous soyez vus par des avions souvent rapides, volant en VFR ou en IFR, grâce à leur équipement TCAS et ainsi d’éviter une collision en vol.

TCAS I

Le TCAS I est la version la plus simple du TCAS, mise au point pour les avions de tourisme ou les avions commerciaux légers (de moins de 5,7 tonnes et moins de 19 passagers).

Il s’agit d’un simple récepteur « captant » les émissions des transpondeurs autour de l’avion. Le TCAS I est donc capable de scruter le ciel et d’indiquer au pilote la proximité d’un autre aéronef dont la trajectoire pourrait être potentiellement conflictuelle.

Le TCAS I affiche les autres aéronefs sous la forme d’une icône sur un écran. La symbologie standard est la suivante :

  • Losange blanc ou bleu vide : avion non conflictuel
  • Losange blanc ou bleu plein :avion non conflictuel mais proche
  • Rond plein jaune : avion potentiellement conflictuel
  • Carré rouge : danger immédiat

Des alarmes sonores sont associées et incitent le pilote à regarder dehors pour rechercher le trafic conflictuel. La position de l’aéronef affichée sur l’écran permet d’aider le pilote à le trouver. L’évitement doit se faire A VUE.

Ci dessous un exemple d’affichage TCAS I pour l’avionique Garmin G1000 :

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Ci dessous l’affichage TCAS I sur l’avionique Collins Proline 21 de mon avion. Cette photo a été réalisée à proximité des approches de l’aéroport Roissy Charles de Gaulle. On distingue nettement l’alignement des avions de ligne en descente sur deux pistes parallèles. La flèche orientée vers le bas indique que l’avion descend. Le chiffre en dessous indique la différence d’altitude (-24 signifie que l’avion est 2400 pieds plus bas que nous).

TCAS CJ

TCAS II

Le TCAS II est une version améliorée. Il est OBLIGATOIRE pour tous les avions de plus de 5.7 tonnes ou de plus de 19 passagers.

En plus de l’alerte TA (traffic advisory), le TCAS II est capable de délivrer une consigne RA (resolution advisory). Avec le RA, le TCAS impose au pilote une manœuvre d’évitement (en montée ou en descente, toujours dans le plan vertical). Si les deux avions conflictuels sont équipés de TCAS II, les équipements sont capables de communiquer entre eux pour se mettre d’accord mutuellement sur la manoeuvre d’évitement à effectuer. Les pilotes du premier avion recevront par exemple une consigne de montée, tandis que les pilotes du second recevront une consigne de descente.

A noter que si votre transpondeur fonctionne en mode A (code transpondeur mais pas de report d’altitude), les TCAS ne seront pas capable d’évaluer la différence d’altitude et un TCAS II ne pourra donc pas délivrer de consigne d’évitement RA.

Aussi, si en cas de dysfonctionnement votre transpondeur transmet une fausse altitude, cela peut déclencher une alarme RA dans le cockpit d’un avion de ligne au dessus de vous, alors qu’il n’y avait aucun danger réel. C’est pourquoi vos transpondeurs doivent fonctionner correctement. En cas de panne avérée du mode C (transmission de l’altitude), le transpondeur doit être utilisé en mode A seulement (sélecteur sur ON et non pas sur ALT) et doit être réparé le plus rapidement possible.