Le Pilote Automatique

I. Présentation

Définition: c'est un système permettant de maintenir un véhicule sur une trajectoire et avec une vitesse préétablies.

Utilisés sur des navires et des aéronefs, les pilotes automatiques abrégés PA sont des dispositifs électronniques qui donnent des instructions aux gouvernes via les commandes de vol.

Le premier "3 axes" fut créé en 1914 par Lawrence Sperry. Il assurait la tenue de cap et d'altitude. Aujourd'hui ces systèmes très développés et répandus sur les avions de ligne, présents également sur les aéronefs bien équipés accomplissent des tâches nombreuses, réduisant la charge de travail du pilote et améliorant la tenue des trajectoires.

Avantages

Meilleure stabilité et controlabilité des aéronefs: objectif premier de ce système, cela permet de rendre pilotables des appareils instables.
Réduction massive de la charge de travail: les pilotes peuvent se concentrer sur la sécurité du vol davantage en sortant de boucles internes de travail. La diminution des tâches à faire passe donc par la délégation de tâches tactiques (maintien d'altitude, ...) et stratégiques (suivi de navigation,...).
Extension du domaine de vol: la précision de cet outil permet de voler dans des conditions plus difficiles comme par faible visibilité (ILS cat. III en posant l'appareil automatiquement).
Amélioration de la performance: les calculs complexes effectués rendent les trajectoires optimales en diminuant la consommation (jusqu'à 10%).

II. Fonctions

Les PA, des plus anciens aux derniers sortis gèrent de nombreux paramètres. Ils sont souvent actionnés et coupés par une touche "AP"

Fonctions assurées:

Maintien d'assiette, inclinaison
Maintien d'altitude (ALTtitude)
Maintien du cap (HDG pour HeaDinG)
Changement d'altitude à taux constant (VS pour Vertical Speed)
Changement de cap
Maintien et variation d'une vitesse (SPD pour SPeeD)
Suivi de balises de type VOR (NAV)
Suivi d'approche ILS (LOC/APP pour LOCalizer et APProach)
Suivi d'itinéraire GPS avec la fonction (L)NAV
Gestion du taux de virage, inclinaison maximale
Gestion de la navigation verticale (VNAV pour Vertical NAVigation)
Maintien de poussé (THRUST)
Etc car les modes sont aussi nombreux que leurs utilités

Aujourd'hui, les avions les plus perfectionnés disposent de pilotes automatiques gérant à la fois la navigation horizontale et verticale en tenant compte de la position dans l'espace de l'appareil.

Les Airbus et Boeing disposent d'un système de gestion automatique des réacteurs fonctionnant dès la mise en puissance (TOGA) jusqu'au touché du train principal. Ces derniers sont gérés automatiquement dès que le mode 'AutoThrottle' est engagé.

Ainsi, un appareil moderne peut gérer son plan de descente par rapport à des points de reports afin d'accentuer ou réduire son plan de descente en controlant la vitesse par la gestion de la motorisation et son assiette. Un travail assez complexe pour un pilote.

Ces remarques permettent également de montrer que le fonctionnement d'un PA dépend à la fois de son utilisation mais aussi de son concépteur. Les noms des fonctions explicitées ici sont à titre indicatif et peuvent varier.

Pour différents appareils le nombre de fonctions, modes disponibles peut aller du simple au double, si ce n'est plus. B737: ~ 20 / A340: 42 / A380: 44

III. Directeur de vol

Comme on l'a vu précedemment, le pilote automatique est aujourd'hui apte à gérer des trajectoires horizontales et verticales. L'action sur les commandes est alors automatique.

Cependant, lorsque que le pilote est conduit pour une raison à se passer du pilote automatique tout en suivant la trajectoire qu'il s'est fixée, il existe une fonction, le directeur de vol ou Flight Director (FD) qui permet d'afficher, sur l'horizon artificiel l'attitude de l'aéronef à prendre pour suivre la trajectoire voulue en fonction de ce qui est affiché sur l'écran d'affichage du pilote automatique. On peut selectionner cette fonction sur les modèles équipés par le biais d'une touche souvent appelée FD.

Affichage et sélection du mode de fonctionnement du PA

Il faut bien noter que le FD est généralement couplé au pilote automatique qui suit ses indications. En revanche, l'affichage sur l'horizon artificiel permet de montrer ces dernières au pilote.