University of Bielefeld - Faculty of technology | |
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Networks and distributed Systems
Research group of Prof. Peter B. Ladkin, Ph.D. |
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Le GPWS détecte plusieurs cas de rapprochement dangereux
avec le sol, qui donnent lieu à plusieurs modes de
fonctionnement. Sur A320 les modes disponibles sont les
suivants:
Mode 1: détecte un taux de descente barométrique (vario) excessif. Critères de taux modulés en fonction de la hauteur.
Mode 2: Taux de rapprochement excessif du solLa hauteur radiosonde et sa dérivée sont utilisées. Le domaine est modulé suivant hauteur et vitesse.
Note : Les derniers équipements Mark V et Mark VII modifient les seuils d'alerte
des modes précédemment cités, en particulier le mode 2, en fonction de la
vitesse de rapprochement du relief et de la hauteur, et éventuellement de la
piste utilisée sur un plus grand nombre d'aéroports que la version Mark 111,
afin d'éviter au maximum les alarmes non justifiées.
Mode 3 : Perte d'altitude après décollage.
Mode 4 : Configuration anormale (trains, volets rentrés... en
fonction de la hauteur et de la vitesse.
Mode 5 : Passage sous le plan de descente ILS.
Mode 6 : Minimum. Ce mode n'est pas installé sur A320, car il
ferait double emploi avec l'autocall-out du radio altimètre.
Les modes ne possèdent pas de prépondérance les uns par rapport aux autres. Seules les alarmes qu'ils déclenchent sont soumises à un ordre prioritaire:
1."WhoopWhoop, Pull UP" Modes 1 et 2
2. "Terrain" Mode 2
3. "Too Low Terrain" Mode 4
4. "Too Low Gear" Mode 4
5. "Too Low Flaps" Mode 4
( 6. "Minimums" Mode 6)
7. "Sink Rate" Mode 1
8. "Don't Sink" Mode 3
9. Glideslope" Mode 5
Les alarmes sont sonores et visuelles. Détaillons les modes 1 et 2, pour ce qui est du GPWS du modèle Mark III.
117.924 - Fonctionnement en mode 1 vario excessif en descente
A partir de deux informations - vario et hauteur radio-altimètrique -le GPWS détermine un domaine de déclenchement d'alarmes.
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Ce domaine comporte 2 parties, correspondant déclenchement de deux alarmes différentes :
- "Sink Rate",
- "Pull Up".
Le croquis ciaprès donne les domaines de fonctionnement
des deux alarmes, compte tenu d'une temporisation de 0,8 s
pour le domaine Sink Rate, 1,6 s pour le domaine Pull up.
117.925 - Fonctionnement en mode 2 rapprochement excessif du sol
L'alarme "Terrain terrain pull up" est déclenchée à partir d'un domaine variable, à partir de 165.0 ft jusqu'à 2450 ft, suivant la vitesse air de l'avion et sa configuration.
L'alarme est automaintenue : si l'avion ne monte pas d'au moins 300 pieds barométriques, ou si le train n'est pas sorti, les signaux sonores et visuels continuent. Dans ce cas l'équipage peut couper uniquement l'alarme sonore par le bouton "Emergency audio cancel"; une nouvelle condition d'alarme réactivera l'alarme sonore. Par ailleurs il peut inhiber complètement le GPWS par la commande de contrôle du système, le réarmement étant possible au cours du vol, avec réactivation de l'alarme précédente, sonore et visuelle, mémorisée.
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117.93 - Procédures d'utilisation du GPWS
Les procédures d'utilisation du GPWS varient d'une compagnie à l'autre et en fonction du type d'avion. Elles prennent généralement en compte la nécessité d'une réaction rapide pour ce type d'alarme, et la lutte contre les alarmes non justifiées.
Les procédures les plus détaillées distinguent généralement plusieurs cas :
- si l'alarme n'est pas identifiée de manière immédiate et évidente comme une alarme non justifiée, il est demandé une procédure d'évitement, avec une mise en montée maximale
jusqu'à la fin de l'alarme.
- en conditions INC ou de nuit, toute alarme du type "whoop whoop Pull up", "terrain". "Too Low Terrain". doit entrainer une action immédiate de mise en montée maximale.
- les alarmes différenciées comme too low flaps", "too low gear", "sink rate", "glide slope" doivent
donner lieu à une action corrective sans délai.
- en conditions météorologiques de vol à vue (VMC) et de jour, la décision peut appartenir à l'équipage.
A la date de l'accident, les cartes utilisées par les équipages de la compagnie Air Inter étaient des
cartes Air France (voir en annexe 4). Elles mentionnaient pour la zone d'Andlo et du virage de
procédure des hélicoïdes
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symbolisant une possibilité d'alarmes GPWS non justifiées. Les procédures Air France, (qui ne sont pas diffusées aux équipages d'Air Inter) , explicitent alors la réaction à tenir par l'équipage dans ce cas :"[A320 DO.NT 0334] Ne pas tenir compte de l'alarme lorsqu'une telle situation est bien identifiée."
117.94 - Simulation du cas de l'accident
On a procédé, sur ordinateurs et sur matériels réels, à des simulations du comportement d'un GPWS alimenté par les paramètres de vol tirés du QAR du F-GGED, le long de la trajectoire de référence définie au § 117.8.
Il convient de remarquer que ce type de simulation obtenue à partir d'échantillonnages de paramètres prélevés toutes les secondes, ne peut prétendre à une précision temporelle meilleure que une à deux secondes. Cette précision est bien suffisante compte tenu de celle avec laquelle peut être appréhendée la durée moyenne des délais de réaction des opérateurs humains.
En version Mark III on obtient une alarme (Terrain Pull Up) peu avant le virage de procédure, une autre au milieu de ce virage ; ces alarmes ne correspondent pas à un risque réel. Elles sont automaintenues et durent jusqu'à la sortie du train. Il est à noter qu'une simulation effectuée à une vitesse de moins de 200 noeuds voit disparaître ces alarmes.
Lors de la descente finale, environ 18 secondes avant l'impact, apparaît une alarme "Terrain Terrain", suivie deux secondes plus tard d'une alarme "Whoop Whoop Pull up" répétée jusqu'au moment de l'accident :
En version Mark V, seules les alarmes de la descente finale subsistent, à des moments sensiblement identiques.
Pour effectuer une remise de gaz, le pilote positionne les manettes de poussée dans le cran TO/GA (Take Off/GoAround).
Si le pilote automatique est engagé, le mode Go Around est alors automatiquement engagé et la ressource s'effectue sous un facteur de. charge d'environ 1,3 g atteint au bout de 1,5 seconde environ. Si le pilote le souhaite, il lui est possible de reprendre la main, par exemple en appliquant une déflexion sur le manche. Le pilote automatique se déconnecte alors et on est conduit au cas suivant.
En mode manuel, la ressource est commandée par action sur le manche vers l'arrière et en plaçant les manettes de puissance dans le cran TO/GA. Volets sortis, le facteur de charge obtenu en ressource par totale déflexion du manche vers l'arrière est égal à 2 g. Toutefois dans ce mode, si le pilote suit les ordres du directeur de vol, la ressource effectuée sera comparable à celle conduite par le pilote automatique, c'est-à-dire sous un facteur de charge voisin de 1,3 g.
Une simulation de manoeuvre d'évitement en remise de gaz automatique, dans les conditions de l'avion dans la phase finale du vol, a été réalisée. Sans prendre en compte un temps de réaction de l'équipage, cette simulation montre que le temps nécessaire pour passer de 3300 ft/mn à une vitesse verticale nulle est d'environ 7 secondes et que la perte de hauteur est d'environ 230 ft (70 m). Le profil de la trajectoire simulée est reproduit ci-dessous.
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La remise de gaz effectuée en mode manuel ave déflexion maximale du manche vers l'arrière permet d réduire à environ 5 secondes le temps necessaire poui: passer de 3300 ft/mn à une vitesse verticae nulle.
CHAPITRE 1.18 - RENSEIGNEMENTS SUPPLEMENTAIRES.
118.1 - Certification de l'ergonomie du poste de pilotage de l'A320
118.11 - Les objectifs réglementaires
Les exigences de navigabilité relatives au postede pilotage, comme celles couvrant les autres domaines de la certification, ne visent pas à obtenir le meilleur arrangement possible ( dans la mesure où cette notion aurait un sens), mais à définir des objectifs minimaux, qui sont essentiellement:
- ménager un niveau de confort (notamment vis à vis des intempéries), permettant à léquipage d'effectuer ses tâches sans effort, concentration ou fatigue déraisonnables;
- ménager une visibilité extérieure suffisante.
- minimiser les risques de confusion dans l'utilisation des commandes, notamment par standardisation de la forme et du mouvement des commandes primaires de pilotage;
- minimiser les ambiguïté dans les informations fournies à l'équipage;
- permettre à l'équipage minimal de conduite d'exercer ses fonctions sans charge de travail
excessive (fatigue, concentration).
118.12 - Principales références réglementaires
L'Airbus A 320 a été certifié par les autorités françaises, anglaises, néerlandaises et allemandes sur la base d'un ensemble commun d'exigences de certification, ou "bases communes de certification", comprenant le règlement JAR 25 jusqu'à l'amendement 11 (sauf JAR 25.207 restant jusqu'à l'amendement 10) et les AWS correspondantes, des conditions techniques complémentaires (JAR AWO), et des conditions spéciales avec des éléments d'interprétation.
Les exigences réglementaires applicables aux aspects ergonomiques du poste de pilotage de l'A320 examinés dans le cadre de la présente enquête sont essentiellement
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données par les extraits suivants de ces bases communes de certification:
(a) Chaque compartiment de pilotage et son équipement doit permettre à l'équipage minimal de vol (établi selon le JAR 25.1523) d'accomplir son service sans concentration ou fatigue déraisonnable.
(a) Chacune des commandes de la cabine de pilotage doit être située pour en permettre une utilisation commode, et pour éviter la confusion et l'utilisation par inadvertance. (Voir ACJ 25.777 (a))
(g) Les boutons de commandes doivent avoir une forme telle qu'elle empêche la confusion. Les boutons doivent être de la même couleur et cette couleur doit contraster avec la couleur des boutons de commande ayant d'autres buts et avec la cabine de pilotage environnante."
"Tous les instruments de vol et de navigation doivent avoir des caractéristiques convenables pour emploi sur
l'avion particulier considéré. La présentation doit être claire et non ambiguë."
"Des informations d'avertissement doivent être fournies pour alerter l'équipage sur des états de fonctionnement dangereux d'un système, et lui permettre de prendre toute mesure appropriée. Les systèmes, les commandes, et les moyens associés de surveillance et d'avertissement doivent être conçus pour réduire au minimum les erreurs de l'équipage qui pourraient créer des dangers supplémentaires."
Ce document définit les moyens acceptables de conformité (Acceptable Means of Compliance) pour la certification des EFIS. Il contient des exigences générales valables pour tous les écrans CRT (Cathode Ray Tube) et qui concernent la lisibilité, la stabilité, la brillance, la colorimétrie, la fiabilité de l'image et la reconfiguration des affichages en cas de panne. La symbologie fait l'objet du paragraphe 2.1.4 de ce document. Les affichages concernant plus particulièrement les paramètres de vol et de navigation font l'objet du paragraphe 3 de ce document. Ce paragraphe contient en particulier des dispositions qualitatives concernant la présentation de l'information.
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Des moyens doivent être fournis pour indiquer à l'équipage le mode actif et tous les modes armés par le pilote. La position du bouton de sélection de mode n'est pas un moyen acceptable d'une telle indication".
118.13 - Moyens de conformité utilisables
Cette réglementation définit des exigences qui peuvent concerner soit directement la conception de 1'avion (elles définissent alors comment doit être conçue telle ou telle de ses composantes) , soit le résultat à obtenir (elles définissent alors des objectifs généraux à satisfaire).
La réglementation par les objectifs vise à assurer certains résultats généraux (par ex : JAR 25.777 (a) "Chaque commande du poste de pilotage doit être localisée de manière à permettre une utilisation commode et empêcher la confusion et l'utilisation par inadvertance.").
La détermination de conformité à ce type d'exigences repose aujourd'hui sur des évaluations qualitatives fondées sur l'expérience, à travers l'avis de plusieurs pilotes expérimentés. L'évaluation "statique" du poste de pilotage est alors complétée par une évaluation dynamique "en situation". Pour cela, un ensemble de scénarios opérationnels réalistes composés d'une combinaison de pannes simulées et d'événements intérieurs (par ex : incapacité d'un pilote) et extérieurs (par ex : déroutement) est introduit dans des vols en ligne, réels ou simulés, effectués par des équipages de pilotes d'essais et/ou des pilotes de ligne familiarisés avec l'avion.
L'évaluation de conformité dans ces conditions fait appel au jugement de ces mêmes pilotes et à celui d'observateurs qualifiés qui suivent le vol en notant les faits significatifs. Pour conforter la valeur de ces avis, chaque scénario est joué plusieurs fois avec des équipages différents. Ces évaluations sont complétées par les constatations faites au cours d'autres vols de certification, notamment ceux de certification du système de pilotage automatique.
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118.14 - La certification de l'A320
Les moyens d'évaluation de conformité décrits cidessus cnt été mis en oeuvre de la façon suivante pour la certification de l'A320:
118.141 - Inspection du poste de pilotage.
Une inspection du poste de pilotage a été conduite sur
les avions numéro 3 (à Toulouse le 15 décembre 1987) et
numéro 4. Ses conclusions sont consignées dans le document
intitulé "Cockpit Inspection Report" et référencé
000190P0002/CO7.
Ces conclusions indiquent que l'examen de l'avion numéro 3 a montré la conformité à la plupart des exigences réglementaires référencées, sauf pour quelques points demandant modification ou pour lequel un complément d'études est nécessaire. C'est le cas du FCU dont l'appréciation a été différée jusqu'à la campagne de vols en équipage minimal. Les résultats de ces vols ont,permis aux autorités de certification de conclure à l'acceptabilité du FCU (voir résultats cidessous).
118.142 Essais en vol de certification.
L'ergonomie du poste de pilotage a été évaluée par des équipages composés d'un pilote du constructeur et d'un pilote d'une des quatre autorités de certification, au cours d'essais conduits en vol et au simulateur dans une grande variété de conditions de fonctionnement. Les conclusions de ces évaluations sont consignées dans le document intitulé "Cockpit Flight Report" et référencé 000190PO04/CO6.
118.143 - Vols de démonstration de l'équipage minimal de conduite.
La démonstration de certification de l'A320 avec son équipage minimal de conduite a donné lieu à une campagne composée de 20 vols au simulateur et de 50 vols réels, effectués par 4 équipages différents sur une douzaine de scénarios potentiellement générateurs d'une charge de travail importante (introduction de pannes et conditions opérationnelles sévères).
Les conclusions de ces évaluations sont consignées dans les documents intitulés "Dynamic Workload Analyses Simulator Campaign - Analytical Workload Calculations" (référence OOD102AO001 COS) et "Dynamic Workload Analyses -Flight Campaign - Analytical Workload Calculations" (même référence).
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Peter B. Ladkin, 1999-02-08 | |
by Michael Blume |