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Contexte

Il y a 13 ans, le regretté Jim Gregory publiait l’article CFIT – Pourquoi les avions volent-ils aux altitudes minimales IFR? dans le bulletin Nouvelles de l’espace aérien de Transports Canada. L’article a paru de nouveau cette année. En dépit des améliorations apportées à la technologie et aux politiques, la question demeure pertinente, tout comme l’article d’ailleurs. M. Gregory, ancien pilote de chasse et examinateur de vol aux instruments, a rédigé l’article en question à la suite d’une étude menée par la Fondation pour la sécurité aérienne, toute récente à ce momentlà, qui révélait que les approches de nonprécision non stabilisées étaient la principale cause d’impact sans perte de contrôle (CFIT). Depuis, la formation et la technologie éliminent de plus en plus la nécessité d’exécuter de telles approches. Le présent article vise donc à faire le point sur les questions avant-gardistes qu’avait soulevées M. Gregory.

Le présent article fait renvoi aux deux circulaires d’information suivantes :

• le document AC 120-108 de la FAA, Continuous Descent Final Approach (CDFA) (approche finale avec angle de descente constant);
• le document CI 0238 publié le 8 septembre 2006 par Transports Canada, Approche de non-précision stabilisée avec angle de descente constant.

Le CFIT est toujours la principale cause d’accidents aéronautiques; il faut donc rester bien conscient de la menace. On pourrait simplement dire : « surveille ton altitude avant que la terre ne se lève contre toi et te frappe ». Si facile à dire, mais si difficile à faire. Pensez à certaines approches portant à confusion ou à celles exécutées dans une zone achalandée, scénarios dont vous avez été témoins, aux commandes ou non; ou peut-être au vaillant combat mené pour descendre à l’altitude minimale de descente (MDA) et maintenir celle-ci sur une distance de quatre milles dans des conditions particulièrement difficiles; ou au nombre d’heures de vol aux instruments vraiment effectuées cette année? Les gouvernements, les organismes de réglementation et l’industrie ont déterminé que les approches non stabilisées étaient la principale cause de CFIT. Les approches non stabilisées sont surtout liées aux approches de non-précision. Les approches de nonprécision classique comprennent deux repères de descente par paliers en approche finale et, parfois, des segments intermédiaires. Dans le cas d’aéronefs qui ne peuvent compter sur un système de gestion de vol ou un système d’avionique GPS pour obtenir un guidage vertical, ces approches sont habituellement effectuées en mode « piquer et piloter ». La descente par paliers vers la plus basse altitude publiée d’une approche nécessite de nombreux réglages de puissance, de tangage, de compensation et d’assiette pour chacun de ces segments, surtout une fois le repère d’approche finale (FAF) franchi. Dans des conditions météorologiques de vol aux instruments (IMC), le but est de descendre à la MDA dès que possible, puis de maintenir un vol rectiligne en palier à une altitude aussi basse que 250 pieds audessus du sol pour franchir la distance qui reste en direction du point d’approche interrompue, et d’espérer avoir la piste en vue pour effectuer un atterrissage. Ajouter à cela la fatigue, les distractions, les modifications d’autorisations, les communications radio et la correction des problèmes d’espacement dans les aérodromes non contrôlés, une urgence en vol, une « surprise » d’un système automatique, le fait d’être pressé ou une mauvaise lecture d’une carte d’approche portant à confusion, et d’autres problèmes pourraient compliquer les choses. Les exigences du pilotage en approche et l’exécution des autres tâches requises ne font qu’accroître la charge de travail du pilote et les risques d’erreurs. Dans cette étape critique du vol à basse altitude, des erreurs peuvent s’avérer catastrophiques. Une approche par paliers n’est pas intrinsèquement dangereuse, mais il est prouvé qu’une approche stabilisée est plus sécuritaire.

Approches stabilisées

L’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) et les organismes gouvernementaux de réglementation encouragent tous les exploitants et pilotes à utiliser les approches stabilisées avec angle de descente constant pour aider à éliminer les CFIT et les sorties de piste accidentelles. Nous pouvons maintenant exécuter des approches ILS, des approches à superposition GPS et un nombre toujours croissant d’approches RNAV/VNAV et LPV qui offrent toutes un guidage vertical avec angle de descente constant. La FAA et le ministère de la Défense des États-Unis (DoD) publient maintenant des angles de descente pour leurs approches de non-précisions (figure 1). Une approche stabilisée est essentielle à l’exécution sécuritaire d’une approche et d’un atterrissage, en vol IFR comme VFR. N’est-ce pas ce que nos instructeurs nous ont inlassablement répété? Suivez la trajectoire de descente! Suivez la pente de 3 degrés! Représentez-vous le point de visée! Quel est le point de visée? Vous être trop haut; trop bas! Même en circuit VFR par beau temps, nous soulignons l’importance de suivre une pente de descente finale de 3 degrés, mais nous continuons pourtant d’exécuter des descentes par paliers en approche au moyen d’un radiophare non directionnel (NDB), situé sur un aérodrome qui nous est inconnu à Wausau (Wisconsin), dans une visibilité d’un mille, de nuit, sans horizon ou avec seulement un bout de piste en vue.

Figure 1 – Légende des cartes d’approche NACO

Tout comme au moment où l’on apprend à poser un avion ou un hélicoptère, le concept d’approche stabilisée est caractérisé par le maintien d’une vitesse d’approche constante, un taux de descente constant, une trajectoire de descente constante et le maintien de la configuration de l’aéronef, jusqu’au point de toucher des roues à l’atterrissage. Théoriquement, l’aéronef est configuré pour l’atterrissage lorsqu’il franchit le FAF, et le réglage de la puissance lui permet de maintenir une trajectoire de descente nominale de trois degrés jusqu’à ce qu’il survole le seuil de piste. En outre, les tolérances relatives à la vitesse, au taux de descente et au débattement sont prescrites en fonction des divers types d’aéronefs et de leur utilisation. Les calculs de la distance d’atterrissage sont fondés sur ces tolérances. Si vous dépassez votre point de descente à vue (VDP) d’un demimille et suivez une trajectoire de descente nominale de trois degrés à l’atterrissage, à Wausau, près de 3000 pieds des 5200 pieds que mesurent la piste devant vous pourront avoir disparu. Par contre, si au lieu de cela vous piquez abruptement du nez au seuil de piste, tous vos calculs s’avèrent inutiles et votre aéronef est techniquement non stabilisé. D’une façon ou d’une autre, un atterrissage dur ou une sortie en bout de piste sera pénible à expliquer au patron.

Conception d’approches et trajectoire en descente

Les approches de non-précision n’ont pas été initialement conçues comme les approches ILS ou PAR, avec un angle de descente fixe. Les critères de conception de la plupart des approches de nonprécision sont désuets, établis à l’intention de vieux avions à aile droite et à hélice, comme le DC3 et autres appareils semblables. Habituellement, pour un avion, l’on tient compte d’un taux de descente final d’au plus 400 pi/nm pour une approche directe. Toutefois, les approches de nonprécision sont maintenant conçues comme des approches de précision. Vous avez sans doute remarqué que les approches au moyen d’un radiophare d’alignement de piste en guidage vertical (LPV), d’un système de renforcement à couverture étendue (WAAS) et de RNAV/VNAV sont de plus en plus répandues; ces procédures d’approches de nonprécision sont conçues avec un guidage vertical. Le guidage vertical a également été encodé dans les bases de données de nombreux systèmes RNAV pour l’exécution d’approches LNAV et à superposition GPS dans le cadre d’approches VOR et NDB classiques. Les approches au moyen du système d’atterrissage par système mondial de navigation par satellite (GLS) se faisant à l’aide de systèmes de renforcement à couverture locale (LAAS) commencent à être utilisées de nos jours. La version militaire de ce système est connue sous le nom de système d’approche et d’atterrissage de précision interarmées (JPALS). L’utilisation de la RNAV avec guidage vertical pendant toutes les étapes du vol devient la norme pour les nouveaux appareils comme pour les vieux aéronefs que l’on modernise. Le message est d’autant plus clair : les fabricants, les avocats, les courtiers d’assurance et les organismes de réglementation laissent entendre que les approches de nonprécision avec un profil de descente constant sont plus sécuritaires que celles exécutées au moyen de la méthode « piquer et piloter ». Ces approches offrent également un avantage opérationnel. Au lieu de se mettre en palier en cabré et à basse vitesse, l’avion descend constamment en suivant la trajectoire alors que son angle d’attaque est moins élevé; il est donc plus probable que le pilote voit la piste à temps pour exécuter l’atterrissage. Ajouter à cela la visionique tout temps et l’utilisation d’approches de nonprécision est d’autant plus souhaitable. L’on devrait ainsi pouvoir garantir le succès de la mission, et ce, que son objectif soit des bénéfices, la survie ou l’efficacité opérationnelle.

Définition de la CDFA

La CDFA est une technique permettant d’exécuter le segment final d’une approche de nonprécision classique (p. ex. NDB et VOR) avec un angle de descente constant. Une CDFA commence à une certaine altitude au-dessus du FAF, qui coïncidera avec l’angle d’approche finale (habituellement de trois degrés) et permettra de survoler le seuil de piste à une hauteur d’environ 50 pieds ou d’atteindre le point où devrait débuter le cabré pour un type d’avion donné. Il n’y a pas de mise en palier en finale. Cette technique est désignée par la FAA comme étant une approche finale avec angle de descente constant (document AC 120-108 de la FAA) et comme étant une approche de non-précision stabilisée avec angle de descente constant (SCDA) par Transports Canada (CIACA n^o 0238 de Transports Canada).

Avantages d’une CDFA

1. Sécurité accrue. On utilise des concepts comme des critères d’approche stabilisée et une normalisation des procédures. Le pilotage d’une approche ILS, LNAV/VNAV ou NDB est pratiquement inchangé. On revient donc au pilotage de base.
2. Meilleure connaissance de la situation et charge de travail réduite.
3. Consommation réduite de carburant.
4. Diminution du bruit.
5. Moins de risque de heurter un obstacle en vol IMC. L’aéronef n’évolue pas à basse vitesse aux altitudes minimales pendant un long moment ou sur une grande distance.
6. Les organismes de réglementation permettent aux exploitants utilisant cette technique de traiter les MDA comme des hauteurs de décision (DA) ou de se fier à des limites de visibilité réduites relativement à l’interdiction d’approche.

Technique de pilotage d’une CDFA

Il faut d’abord préciser que cette méthode s’applique aux approches directes et non aux procédures d’approche indirecte. Aux États-Unis, cette méthode s’applique uniquement aux approches de nonprécision avec un angle de descente ou une pente de descente publié (figure 1). Au Canada, il n’existe pas de telles restrictions (mais il faut se tenir au courant des mises à jour). Il faut également apporter des précisions à l’égard d’une deuxième question : les circulaires d’information stipulent que vos procédures doivent être validées et approuvées par l’autorité en place, et qu’il faut donner une formation et établir des procédures d’utilisation normalisées à l’appui de telles procédures. En d’autres mots, elles donnent lieu à de la lecture, à de la formation et à des exercices. On recommande fortement de prendre connaissance des circulaires d’information en question avant de se lancer dans l’adoption de toute CDFA.

Figure 2 - Climb / Descent Table

Figure 3 – Tableaux des taux de descente

La meilleure façon d’exécuter des CDFA consiste à posséder et à utiliser des systèmes d’avionique et d’automatisation pour obtenir un guidage latéral et vertical. Les circulaires d’information de la FAA et de Transports Canada abondent en ce sens. Il s’agit d’un élément prioritaire à prendre en considération lors de la modernisation d’une flotte ou de l’acquisition d’aéronefs.

Toutefois, si vous attendez toujours votre matériel, les circulaires d’information prévoient des techniques de pilotage de base pour déterminer une trajectoire de descente.

Angle de descente publié ou méthode d’alignement de descente :

1. Prendre connaissance de la figure 2 (KFAR Fargo VOR/DME ou TACAN RWY 18) et de la figure 3 (Tableau des taux de descente). Le tableau se trouve à l’intérieur du plat inférieur des cartes d’approche publiées par le Dod/la FAA. Le document GPH 200 contient un tableau semblable.
2. Trouver l’angle de descente publié. Dans ce cas-ci, il est de trois degrés pour une hauteur de survol du seuil de piste de 68 pieds.
3. Trouver la pente de descente correspondant à l’angle de descente de trois degrés : 318 pi/nm.
4. Trouver le taux de descente en fonction de la vitesse sol. Une vitesse d’approche nominale de 150 KIAS avec un vent de face d’une vitesse nominale de 10 nœuds donnerait une vitesse sol de 140 nœuds. Par interpolation, on obtient une valeur de descente d’environ 750 pi/min.

Donc, si vous franchissez le FAF à 2500 pi ASL et que vous descendez à un taux de 700 à 750 pi/min à une vitesse sol de 140 nœuds, vous devriez atteindre le point de descente à vue, puis survoler le seuil de piste à une altitude d’environ 68 pi, sans mise en palier ni nouvelle compensation ni modification importante de la puissance. Vous devriez avoir perdu environ 300 pieds d’altitude à chaque mille marin parcouru.

La méthode maison :

1. Prendre connaissance de la figure 4 (CYPG Southport VOR/DME RWY 13R). Vous êtes à environ 30 minutes de votre destination et vous prévoyez exécuter une CDFA dont l’angle de descente sera de trois degrés.
2. Déterminer la hauteur de survol du seuil de piste (TCH). La somme de 885 et 50 pi (trop difficile à calculer). On s’en tient à 900 pi; c’est assez précis.
3. Déterminer l’altitude à laquelle vous devez franchir le FAF pour intercepter une trajectoire de descente de trois degrés, ce qui devrait être 318 pi multipliés par 4,2 nm, donc environ 1300 pi au-dessus de la TCH, ce qui donne 2200 pi ASL. Une distance de 5 nm donnerait environ 1600 pi au-dessus de la TCH, donc 2500 pi ASL. (Il est bon de garder ces valeurs de 4 nm/1300 pi et 5 nm/1600 pi en réserve, en tant que règle pratique ou pour vérifier toute erreur brute.)
4. Si vous exécutez cette approche à 120 KIAS avec un vent de face d’une vitesse nominale de 10 nœuds, vous obtiendrez une vitesse sol de 110 nœuds pour un taux de descente d’environ 550 pi/min. Vous pouvez maintenir une altitude de 2500 pi ASL jusqu’à 6 nm (DME) avant votre destination, puis commencez à descendre au taux de 550 pi/min pour franchir le point de cheminement AGBID à une altitude d’environ 2200 pi ASL. Vous pouvez également descendre à 2200 pi ASL à moins de 10 nm (DME) et entamez une descente vers AGBID. Pour jauger votre cheminement, vous devriez avoir perdu environ 300 pi d’altitude à chaque mille marin (DME) parcouru.

Bien entendu, toute cette planification se fait au préalable, pendant le vol de croisière. La plupart du temps, lors de l’exécution d’approches de nonprécision, on peut effectuer un dégagement et voir la piste bien avant la MDA et les limites minimales de visibilité. Les quelques fois où les conditions météorologiques correspondent aux limites d’une approche de non-précision établie ou qu’elles sont à peine inférieures à celles-ci, les pilotes d’avion devraient être extrêmement prudents. En effet, le concepteur des procédures d’approches aux instruments en région terminale (TERP) n’a pas prévu que le pilote franchisse le point de descente à vue, puis s’élance vers la piste. L’approche ne sera pas stabilisée et pourrait mener à un atterrissage dur, à une sortie en bout de piste ou même à ces deux éventualités. Pour certains types d’aéronef, il peut aussi être contreindiqué de rester trop longtemps dans des nuages pouvant provoquer un givrage même faible à modéré. Il serait peut-être alors préférable pour le pilote de descendre sous les nuages, à l’altitude minimale prescrite.

Tout ce processus mène à ce qu’il faut faire une fois à l’altitude minimale. Certains exploitants peuvent utiliser la MDA comme altitude de décision. Dans les Forces canadiennes (et ailleurs), conformément aux Consignes de vol de la Défense nationale, il est interdit de descendre sous la MDA à moins d’avoir recours à des références visuelles pour effectuer un atterrissage en toute sécurité. D’autres exploitants ajoutent 50 pieds à leur MDA. Ils atteignent ainsi leur MDA + 50 pieds, et décident ensuite s’ils procéderont à l’atterrissage ou non. S’ils remettent les gaz, les 50 pieds additionnels les empêchent de descendre sous la MDA au moment où l’aéronef commence à suivre la pente de montée de l’approche interrompue. Normalement, l’ajout de ces quelques pieds ne devrait pas avoir d’incidence sur la réussite d’une approche. En outre, certains exploitants mettront les aéronefs en vol rectiligne en palier à la MDA, où ils resteront jusqu’au point d’approche interrompue en espérant voir la piste. Toutefois, l’avion mis en vol rectiligne en palier à la MDA après avoir suivi un angle de descente de trois degrés, et qui continue sur sa trajectoire, dépassera le point de descente à vue, et il sera fort probablement non stabilisé s’il s’élance vers la piste à la dernière minute (figure 5).

Les calculs mentaux associés aux CDFA « maison » relèvent du défi, surtout la nuit, pendant une tempête, alors que l’on change la piste à plusieurs reprises. Il serait peutêtre préférable de vous procurer un système d’avionique moderne qui fera le travail de guidage vertical pour vous. D’ailleurs, au fur et à mesure que les flottes sont remplacées et modernisées, l’utilisation de l’avionique deviendra assurément la norme.

Figure 4 – Extrait du GPH 200 (photos)

Figure 5 – Techniques courantes d’exécution d’approches de non-précision