Trajectoire d'approche

Trajectoire d’approche – Trajectoire de vol tridimensionnelle suivie lors de l’approche à l’atterrissage (Opérations aéronautiques)

Définition

Une trajectoire d’approche en aviation est la trajectoire de vol tridimensionnelle (3D) qu’un aéronef suit lors de la phase d’approche à l’atterrissage. Cette trajectoire est soigneusement définie à la fois latéralement (de côté à côté, ou horizontalement) et verticalement (altitude), garantissant que l’aéronef reste aligné avec l’axe central de piste souhaité et descend selon une pente de descente ou un profil vertical prédéterminé. La trajectoire d’approche 3D est essentielle pour les opérations de vol aux instruments, notamment lorsque les pilotes ne peuvent pas se fier aux repères visuels et doivent compter sur l’avionique et les aides à la navigation au sol ou par satellite pour garantir une approche et un atterrissage sûrs et stables (ICAO PANS-OPS Doc 8168 ).

Caractéristiques clés :

• Guidage latéral : Maintient l’aéronef aligné avec la piste ou la trajectoire d’approche publiée, en utilisant des aides telles que les localisateurs ILS, VOR, GNSS ou les signaux d’azimut MLS.
• Guidage vertical : Assure la descente selon une pente définie (généralement 3°), grâce à des systèmes comme la pente d’approche ILS, le VNAV barométrique, les données d’élévation MLS ou les profils issus du GNSS.
• Contexte opérationnel : Utilisée pour les approches aux instruments et à vue, mais fondamentale pour les approches aux instruments en faible visibilité ou en environnement complexe.

Trajectoire d’approche 2D vs 3D : Tableau récapitulatif

Évolution historique du guidage de la trajectoire d’approche

Navigation précoce (NDB, VOR)

• NDB (Radiophare non directionnel) : Première aide radio offrant un guidage latéral, mais sans information verticale ; les pilotes s’appuyaient sur les cartes et les repères visuels.
• VOR (Radiophare omnidirectionnel VHF) : Amélioration de la précision latérale, la descente restant gérée par le pilote (Centennial of Flight ).

Approches de précision (ILS)

• ILS (Instrument Landing System) : Introduction d’un guidage complet latéral (localizer) et vertical (glide slope), permettant des approches de précision en faible visibilité (Wikipedia - ILS ). A rendu possible l’autoland pour la première fois.

Systèmes avancés (MLS, GNSS, PBN)

• MLS (Microwave Landing System) : Guidage latéral et vertical numérique avec trajectoires flexibles, adoption limitée.
• GNSS et augmentation : La navigation par satellite et les systèmes d’augmentation (WAAS, GBAS, SBAS) ont permis des approches 3D flexibles et très précises sur plus d’aéroports, y compris ceux sans aides au sol traditionnelles.
• PBN/RNP : Le cadre de navigation basée sur la performance (PBN) de l’OACI permet des trajectoires d’approche 3D personnalisées et précises, même en environnement difficile ou dans un espace aérien complexe (ICAO PBN ).

Approches 2D vs 3D : Classifications réglementaires et techniques

Définitions OACI et FAA

OACI :

• Approche 2D : Guidage latéral uniquement (VOR, NDB, LOC). Descente gérée par le pilote via des points de descente.
• Approche 3D : Guidage latéral et vertical (ILS, MLS, GNSS avec VNAV). L’avion descend selon une trajectoire géométrique définie (ICAO Doc 8168 ).

FAA :

• Approche de précision (PA) : Guidage latéral et vertical complet (ILS, GBAS, MLS).
• Approche de non-précision (NPA) : Guidage latéral uniquement (VOR, NDB, LOC).
• Approche avec guidage vertical (APV) : Guidage vertical barométrique/satellite, ne répondant pas à toutes les normes PA (ex : LPV, LNAV/VNAV).

Anatomie d’une trajectoire d’approche 3D

Segments d’approche

1. Segment d’arrivée : Transition de la route en vol à l’environnement d’approche, souvent via une STAR.
2. Segment d’approche initiale : Aligne l’aéronef pour l’approche, permet la configuration pour la descente.
3. Segment intermédiaire : Établit l’avion sur l’axe final et la bonne configuration.
4. Segment d’approche finale : Du FAF à la piste ou au point de remise des gaz ; le guidage 3D assure une descente stabilisée.
5. Segment de remise des gaz : Trajectoire sûre pour remonter si l’atterrissage n’est pas possible.

Systèmes de guidage

Points de décision et minima

• Altitude/Hauteur de décision (DA/DH) : Minimum à partir duquel le pilote doit avoir une référence visuelle pour poursuivre l’atterrissage ou exécuter une remise des gaz. DA est au-dessus du niveau de la mer ; DH au-dessus du seuil de piste.
• Altitude/Hauteur minimale de descente (MDA/MDH) : Pour les approches 2D, la plus basse altitude autorisée sans référence visuelle ; le pilote maintient jusqu’à avoir les repères ou entame la remise des gaz (Boldmethod ).

Principes techniques de la planification et du contrôle de trajectoire 3D

Les systèmes modernes de gestion de vol et les pilotes automatiques utilisent des algorithmes sophistiqués pour calculer, surveiller et ajuster la trajectoire d’approche 3D, assurant des transitions fluides entre segments et sources de navigation. Les principaux aspects techniques incluent :

• Algorithmes de redéfinition de trajectoire : Met à jour en continu la trajectoire prédite de l’avion selon les aides à la navigation actives, le vent et les performances.
• Transitions et lissage autopilote : Gère les passages entre sources de navigation (ex : RNAV vers ILS) et segments d’approche, pour un vol stable.
• Gestion de l’énergie et correction d’erreurs : Utilise aérofreins, poussée et assiette pour maintenir le profil de descente, corrigeant les écarts dus au vent, à la température ou aux imprécisions de navigation.

Applications et cas d’usage concrets

Approches de précision

• ILS, GBAS, MLS : Permettent des atterrissages en faible visibilité (jusqu’à RVR faible/nul en CAT III), réduisent la charge de travail du pilote et améliorent la sécurité.
• Navigation basée sur la performance (PBN) : Permet des trajectoires flexibles et efficaces, même dans des environnements complexes ou montagneux (ICAO PBN ).

Approches par satellite

• RNP, Approches GNSS : Permettent des approches 3D dans des aéroports sans aides au sol traditionnelles, améliorant l’accès mondial, notamment pour les petits aérodromes.

Scénarios d’urgence et cas particuliers

• Approches sur un moteur : Nécessitent une planification précise pour garantir le dégagement d’obstacles et un atterrissage sûr.
• Réduction du bruit/environnemental : Les trajectoires 3D courbes et segmentées réduisent le bruit au-dessus des zones habitées.

Tableau comparatif : Types d’approche & dimensions du guidage

Glossaire des termes associés

• ILS (Instrument Landing System) : Système au sol fournissant un guidage latéral et vertical précis pour l’atterrissage.
• Localizer (LOC) : Composant de l’ILS fournissant l’alignement latéral sur la piste.
• Glide Slope (GS) : Composant de l’ILS fournissant la pente de descente verticale.
• VNAV (Vertical Navigation) : Fonction avionique gérant le profil de vol vertical.
• PBN (Performance-Based Navigation) : Cadre OACI pour une navigation flexible et précise utilisant le GNSS.
• RNP (Required Navigation Performance) : Spécification PBN définissant la précision et l’intégrité des trajectoires d’approche.
• LPV (Localizer Performance with Vertical Guidance) : Approche basée GNSS avec minima proches de la précision.
• DA/DH (Decision Altitude/Height) : Minimum publié pour prendre la décision de poursuivre l’approche.
• MDA/MDH (Minimum Descent Altitude/Height) : Altitude la plus basse pour les approches de non-précision.

Références et lectures complémentaires

• ICAO PANS-OPS, Doc 8168
• ICAO Performance-Based Navigation (PBN)
• Wikipedia – Instrument Landing System
• Centennial of Flight – Landing Navigation
• Boldmethod – MDA vs DA
• Pilot Institute – MDA vs DA
• AOPA – Anatomy of an Approach