Les instruments de radionavigation utilisent donc des signaux radio émis par des balises terrestres pour se positionner dans l’espace.

Le radiocompas (ADF : Automatic Direction Finder)

Cet instrument est destiné à indiquer au pilote la direction à suivre pour survoler  une balise située au sol.

Quel est son principe de fonctionnement ?

L’émetteur au sol est appelé  NDB (Non Directional Beacon que l’on traduit par « balise non-directionnelle). Sa présence est signalée sur les cartes aéronautiques par un symbole dédié associé à un identifiant et une fréquence en kHz.

L’équipement à bord (récepteur) s’appelle le  radiocompas ou ADF (Automatic Direction Finder). Il capte les signaux de la balise et, grâce à cela, il affiche l’angle du virage à effectuer pour se diriger vers elle (gisement). L’instrument se présente sous la forme d’un cadran gradué en rose des caps, muni d’une aiguille mobile. Cette aiguille pointe en permanence la direction de la balise sol.

Comment utiliser l’ADF ?

Et bien c’est très simple. On commence par régler la fréquence radio de la balise que l’on trouve sur une carte aéronautique. L’aiguille de l’ADF s’oriente alors en direction de l’émetteur. On peut alors amorcer un virage de façon à se diriger vers la balise ou au contraire de manière à la fuir.

Quelles sont ses qualités et ses défauts ?

Le radiocompas possède une bonne portée, il est robuste et répandu,  simple et bon marché. Toutefois sa précision est moyenne, les orages le  rendent inutilisable et enfin, de nuit, la réflexion des moyennes ondes sur les hautes couches de l’atmosphère peut engendrer des erreurs importantes.

Le VOR (VHF Omni Range)

Quel est son principe de fonctionnement ?

Au sol l’antenne peut être localisée par un symbole dédié sur les cartes aéronautiques. Là aussi une cartouche contient l’identifiant et la fréquence du VOR.

Comme pour l’ADF, l’instrument de bord fonctionne en captant les signaux en provenance d’une balise spécifique (en l’occurrence une balise VOR) puis génère et retranscrit l’information au pilote via un afficheur spécifique. Celui-ci prend la forme d’un cadran circulaire présentant une barre mobile.

Mais du coup qu’est-ce qui différencie ces deux dispositifs ? Et bien la différence est un peu subtile. Alors que la balise NDB émet des signaux parfaitement identiques dans toutes les directions, le VOR émet des signaux différents suivant les directions 0°, 1°, 2° …etc jusqu’à 359°.

Cette différence fait que le VOR est dit « directionnel » alors que la balise NDB est, elle « non-directionnelle ».

Mais la différence principale réside dans la méthode d’utilisation, a bord du signal VOR. Le pilote est informé lorsqu’il croise une ligne imaginaire tracée à partir de la position du VOR dans la direction de son choix.

Comment utiliser le VOR ?

On rentre la valeur de la fréquence de la balise dans l’appareil de bord. On règle ensuite la valeur de la route que l’on veut suivre en survolant la balise. Cette route à suivre s’appelle la course. Pour simplifier, on peut choisir la direction dans laquelle on souhaite arriver sur le VOR.

L’espace est alors divisé en deux par une ligne imaginaire perpendiculaire à la course :

• Un demi espace appelé TO. Les avions interceptant la course à partir de cette zone iront vers le VOR.
• un autre demi-espace pour les routes en éloignement.

Si l’avion se trouve sur la course, la barre verticale de l’instrument de bord est centrée sur le cadran. Si l’avion est décalé par rapport à cette route la barre est décalée à droite ou à gauche.

L’image nous montre comment se répartissent les secteurs TO et FROM lors d’une course  plein nord 000°. Il nous montre également ce qu’indique l’afficheur CDI selon la position de l’avion par rapport à la balise

1. lorsque l’avion fait route à l’est avant d’intercepter la course
2. dans le secteur FROM, après avoir survolé le VOR.

Quelles sont ses qualités et ses défauts ?

Le VOR est un moyen de radionavigation fiable et précis. Il est insensible aux perturbations météo donnant une information continue dans toutes les phases du vol. Toutefois sa portée reste limitée et sa précision est insuffisante pour assurer un atterrissage sans visibilité.

Le DME (Distance Measurement Equipment)

Les indications d’un VOR ou d’un radiocompas permettent de déterminer la direction d’une balise mais pas son éloignement. Le DME est un équipement complémentaire au VOR qui apporte cette information.

Les DME sont, eux aussi constitués d’un équipement émetteur au sol et d’un équipement embarqué. Le dispositif à bord de l’avion interroge l’équipement au sol qui lui répond. En pratique lorsque le pilote sélectionne la fréquence d’un VOR, s’il est couplé à un DME, la fréquence de ce dernier est automatiquement sélectionnée.

Il se présente sous la forme d’un boîtier qui indique au pilote la distance entre l’avion et la balise.

ILS (Instrument Landing System)

Pour Assister le pilote lors de l’approche et de l’atterrissage aux instruments (ou atterrissage sans visibilité),  il faut des instruments de très grande précision : ils sont regroupés dans un dispositif appelé Instrument Landing System ou ILS.

Quel est son principe de fonctionnement ?

Ce dispositif d’aéroport est constitué de deux balises permettant au pilote de savoir

• s’il est à droite ou à gauche de l’axe de la piste (le LOCALIZER ou LOC )
• s’il est au-dessus ou en dessous du plan de descente qui doit l’amener à se poser sur la piste (le GLIDE ).

Comment utiliser l’ILS ?

Les informations émanant des deux balises sont traduites sous forme graphique sur un seul cadran de visualisation afin de faciliter le travail du pilote qui est assez délicat dans cette phase. Le pilote doit intercepter le plan de descente puis maintenir les indicateurs dans une valeur cible. Il passe en VFR pour le touché des roues dès qu’il aperçoit la piste.

L’ILS est un instrument fiable. Il peut être couplé à un pilote automatique. L’infrastructure nécessaire est peu coûteuse mais nécessite d’être calibrée régulièrement et n’est utilisable que pour une seule piste et dans un seul sens. Les aéroports importants doivent donc s’équiper de deux ILS par piste (un dans chaque sens).

Le transpondeur IFF (Identification Friend or Foe)

Le transpondeur est un dispositif qui permet d’identifier précisément les avions détectés. L’avion disposant d’un transpondeur émet en permanence des informations sur son identité et son altitude. Le récepteur au sol capte le signal et fournit les indications au contrôleur.
Le contrôleur attribue un code à 4 chiffres à chaque aéronef pour l’identifier.
Certains codes sont associés à des situations particulières :

• 7700 : Emergency (détresse)
• 7600 : Panne radio
• 7500 : Détournement d’avion
• 1300 : Ce code est utilisé par les avions circulant en basse altitude en vol non contrôlé.

Le pilote n’est donc pas conduit pendant le vol à lire des informations sur le transpondeur. Par contre, c’est grâce à cet instrument qu’il dispose indirectement d’informations lors de ses communications avec les services du contrôle aérien.

Le signal émis par chaque avion peut être capté également par une station privée. Le site flightradar 24 utilise ces données et les publie en direct.

Le GPS (Global Positioning System)

Le GPS est un système qui calcule la position du boîtier récepteur à partir de signaux émis par un réseau de satellites. Le réseau NAVSTAR compte 24 satellites assurant une couverture complète du globe terrestre.
Il permet à l’avion de se repérer une position sur le globe avec une précision de l’ordre de 10 m maximum. Il permet également de calculer la vitesse-sol de déplacement, la route réellement suivie, le temps de vol restant jusqu’à un point donné, …

Le GPS donne aujourd’hui sur un écran la position de l’avion sur un fonds de carte.
S’il est couplé à un ordinateur de bord et une centrale de navigation, il peut même donner la force et la direction du vent et informer le pilote automatique de l’appareil des corrections à apporter pour maintenir la trajectoire.