Navigation de surface (RNAV)

La navigation de surface (RNAV) est une méthode de navigation moderne qui permet aux aéronefs d’opérer sur n’importe quelle trajectoire de vol souhaitée dans la couverture des aides à la navigation au sol ou spatiales, dans les limites des aides autonomes, ou grâce à une combinaison de tous ces systèmes. Contrairement à la navigation traditionnelle, qui exige que les aéronefs volent d’un NAVAID au sol à un autre, le RNAV permet la création d’itinéraires basés sur des points de cheminement définis par latitude et longitude, soutenant des trajectoires de vol plus directes, flexibles et efficaces. Le RNAV est la pierre angulaire de la navigation basée sur la performance (PBN), qui sous-tend la conception et la gestion de l’espace aérien moderne.

Pourquoi le RNAV est-il important ?

Le RNAV révolutionne la navigation aérienne en offrant :

• Routage direct : Les aéronefs peuvent suivre l’itinéraire le plus court ou le plus efficace, réduisant le temps de vol et la consommation de carburant.
• Capacité accrue : L’espace aérien peut être structuré de façon plus flexible, permettant des routes parallèles et des flux d’arrivée/départ optimisés.
• Sécurité accrue : La navigation précise aide à maintenir la séparation, en particulier dans un espace aérien congestionné ou complexe.
• Bénéfices environnementaux : Réduction des émissions et du bruit grâce à l’optimisation des trajectoires et des opérations de descente/montée continues.

Fonctionnement du RNAV

Les aéronefs équipés RNAV utilisent un mélange de capteurs de navigation—tels que GNSS (Système mondial de navigation par satellite), DME/DME, VOR/DME et systèmes inertiels—pour déterminer leur position et suivre les itinéraires programmés dans une base de données de navigation embarquée. Le système de gestion de vol (FMS) intègre ces données, guidant l’aéronef le long du trajet souhaité.

Composants clés :

• Base de données de navigation : Contient les points de cheminement, routes, SIDs, STARs et approches.
• Capteurs : GNSS (comme le GPS), DME/DME, VOR/DME, INS/IRS.
• Système de gestion de vol : Calcule la position, la trajectoire de vol, et fournit les indications à l’autopilote ou au directeur de vol.

Navigation basée sur la performance (PBN)

La navigation basée sur la performance (PBN) est un concept défini par l’OACI qui spécifie les exigences de performance de navigation pour différentes phases du vol, en se concentrant sur ce que l’aéronef doit accomplir (performance) plutôt que sur la technologie employée. La PBN comprend deux principales spécifications de navigation :

• RNAV : Navigation de surface sans surveillance ou alerte des performances à bord.
• RNP (Performance de navigation requise) : Navigation de surface avec surveillance et alerte des performances à bord.

La PBN favorise l’harmonisation mondiale, réduit la dépendance aux infrastructures au sol et permet une conception d’itinéraires efficace et flexible.

Exemples de spécifications de navigation PBN

Performance de navigation requise (RNP)

La performance de navigation requise (RNP) est un sous-ensemble du RNAV qui nécessite la surveillance et l’alerte des performances à bord. Cela signifie que l’aéronef doit surveiller en continu la précision de sa navigation et alerter l’équipage s’il ne peut pas maintenir le niveau de performance requis. Le RNP est essentiel dans les environnements où les niveaux les plus élevés d’intégrité et de fiabilité de navigation sont nécessaires, tels que les approches complexes ou les espaces terminaux congestionnés.

Aides à la navigation (NAVAID)

Les aides à la navigation (NAVAID) sont des systèmes qui fournissent des informations de navigation aux aéronefs. Elles incluent :

• Au sol : VOR, DME, NDB, TACAN, ILS
• Par satellite : GNSS (ex. GPS, GLONASS, Galileo), augmentation SBAS/GBAS
• Autonomes : INS/IRS

Les systèmes RNAV modernes peuvent intégrer plusieurs sources, prioritant la navigation par satellite mais pouvant recourir au DME/DME ou au VOR/DME si nécessaire.

Système de gestion de vol (FMS)

Un système de gestion de vol (FMS) est un système avionique qui automatise la navigation en vol, la gestion de la performance et la planification du vol. Il constitue le cœur des aéronefs capables de RNAV, intégrant les capteurs de navigation, l’autopilote et l’interface équipage.

• Stocke et exécute les plans de vol utilisant points de cheminement, routes, SIDs, STARs, et approches
• Calcule les itinéraires optimaux et transmet les indications à l’autopilote ou au directeur de vol
• Utilise une base de données de navigation à jour et validée

Points de cheminement

Un point de cheminement est une localisation géographique prédéfinie (latitude et longitude) utilisée pour définir les routes et procédures RNAV.

Types de points de cheminement :

• Fly-By : L’aéronef vire avant d’atteindre le point pour une transition en douceur.
• Fly-Over : L’aéronef doit passer directement au-dessus du point avant de virer.

Les points de cheminement constituent l’ossature des SIDs, STARs et approches, permettant une conception flexible non contrainte par les NAVAID au sol.

Types de segments RNAV

Les types de segments RNAV définissent comment un aéronef passe d’un segment à l’autre dans une procédure. Chaque type de segment précise la trajectoire et les critères de terminaison, facilitant une navigation sûre et efficace.

Types de segments courants :

• Track to Fix (TF) : Voler un cap défini jusqu’à un point.
• Direct to Fix (DF) : Se diriger directement de la position actuelle à un point.
• Course to Fix (CF) : Suivre un axe jusqu’à un point.
• Radius to Fix (RF) : Suivre un arc de rayon constant jusqu’à un point.
• Heading to Condition (VA/VD/VM) : Voler un cap jusqu’à ce qu’une condition soit remplie.

Spécifications de navigation RNAV (Nav Specs)

Les spécifications de navigation (Nav Specs) définissent la performance de navigation requise pour un espace aérien ou une procédure spécifique.

Routes RNAV en route (T-Routes et Q-Routes)

Les routes RNAV en route sont des routes publiées utilisant des points de cheminement plutôt que des NAVAID au sol :

• T-Routes : Basse altitude (sous FL180), pour l’aviation générale et régionale.
• Q-Routes : Haute altitude (au-dessus de FL180), pour les jets et vols long-courriers.

Ces routes permettent des trajets directs et efficaces à travers le pays ou le continent.

Départs RNAV standardisés (SIDs)

Les SIDs RNAV sont des procédures de départ publiées utilisant la technologie RNAV pour des départs précis, reproductibles et efficaces. Ils optimisent le flux des aéronefs, la séparation avec le relief et la réduction du bruit, et sont standard dans les grands aéroports du monde entier.

• Exemple : Le SID ZMR 1L de Madrid utilise une combinaison de segments droits et en virage, définis par des points de cheminement et types de segments, nécessitant une précision RNAV 1.

Arrivées RNAV standardisées (STARs)

Les STARs RNAV sont des procédures d’arrivée publiées qui fournissent des trajectoires optimisées et prévisibles pour les aéronefs entrant dans l’espace terminal. Elles améliorent la séquence d’arrivée, permettent la descente continue et réduisent la charge de travail des contrôleurs.

• Exemple : La STAR RNAV de Dublin pour la piste 10 utilise des capteurs DME/DME ou GNSS pour des arrivées P-RNAV (RNAV 1).

Procédures d’approche RNAV

Les procédures d’approche RNAV permettent des approches de type précision ou non-précision en utilisant des aides à la navigation satellitaires ou au sol. Elles supportent des minima tels que LNAV, LNAV/VNAV, LPV et GLS, améliorant l’accessibilité et la flexibilité opérationnelle.

• Exemple : Une approche RNAV (GPS) avec minima LPV utilise le SBAS (comme EGNOS ou WAAS) pour fournir un guidage vertical dans des aéroports sans ILS.

Segment Radius to Fix (RF)

Un segment Radius to Fix (RF) est une portion courbe d’une procédure RNAV ou RNP, nécessitant que l’aéronef suive un arc de rayon constant entre deux points de cheminement. Les segments RF sont essentiels pour les approches avancées dans des espaces contraints par le relief ou très fréquentés.

• Courant dans les approches RNP-AR, comme à Queenstown (Nouvelle-Zélande) ou dans les aéroports montagneux de l’Alaska
• Le FMS calcule et commande l’arc précis à l’aide des données de la base de navigation, des capteurs inertiels et du GNSS

Conclusion

La navigation de surface (RNAV) et les technologies associées ont fondamentalement transformé la conception de l’espace aérien, les opérations de vol et la sécurité de la navigation. En libérant les aéronefs des contraintes des NAVAID au sol, le RNAV permet des itinéraires directs et efficaces, et répond aux exigences croissantes de complexité et de capacité des systèmes modernes de gestion du trafic aérien. Alors que l’aviation continue d’évoluer avec la navigation basée sur la performance (PBN), le RNAV demeure une technologie fondamentale pour des opérations aériennes sûres, efficaces et respectueuses de l’environnement.

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