DME (Distance Measuring Equipment) dans la navigation aérienne

Qu’est-ce que le Distance Measuring Equipment (DME) ?

Le Distance Measuring Equipment (DME) est un système de radionavigation au sol fondamental pour l’aviation moderne. Il permet aux pilotes de connaître leur distance précise et en temps réel par rapport à un point fixe au sol—le plus souvent une aide à la navigation comme une station VOR ou ILS. Le DME fonctionne dans la bande UHF (962–1213 MHz) et est normalisé mondialement par l’OACI (Annexe 10).

Le DME fournit la distance oblique—la distance droite en ligne entre l’antenne de l’avion et la station DME au sol, prenant en compte à la fois la séparation horizontale et verticale. Ceci est différent de la distance horizontale au sol (fournie par le GPS), et à courte distance ou en altitude, la distance oblique peut être sensiblement supérieure à la distance au sol.

Le DME s’affiche en milles nautiques (NM) avec une précision typique de ±0,2 NM, et il est utilisé pour la navigation en route, les procédures d’approche, les circuits d’attente et la planification de descente. Il est souvent associé à d’autres aides à la navigation, telles que le VOR ou l’ILS, formant des stations VOR/DME ou ILS/DME qui fournissent à la fois le relèvement et la distance pour une détermination complète de la position.

Le DME n’est pas dépendant des satellites, ce qui en fait un secours essentiel lorsque le GPS est compromis. Les autorités réglementaires comme la FAA et l’OACI exigent le DME (ou un RNAV approuvé) pour certaines opérations IFR, notamment au-dessus du FL240.

Comment fonctionne le DME ?

Principe : Mesure de distance par temps de vol aller-retour

Le DME fonctionne en mesurant le délai de propagation d’une paire d’impulsions radio entre l’avion et la station au sol, puis retour :

1. L’interrogateur DME de l’aéronef envoie une paire codée d’impulsions UHF à la station DME au sol.
2. La station DME reçoit les impulsions, attend un délai fixe (généralement 50 microsecondes), puis répond avec sa propre paire d’impulsions.
3. L’unité embarquée mesure le temps aller-retour total, soustrait le délai connu de la station, et calcule la distance en utilisant la vitesse de la lumière (299 792 km/s).

La valeur obtenue est la distance oblique—la distance droite en ligne entre l’avion et la station.

Canalisation et appariement des fréquences

• Les fréquences DME sont appariées aux aides à la navigation VHF (VOR/ILS) à l’aide de canaux X et Y réglementés, simplifiant le réglage pour le pilote.
• Lorsque le pilote sélectionne une fréquence VOR ou ILS, le canal DME correspondant est automatiquement choisi.

Codage des impulsions et gestion du trafic

• Chaque station DME peut gérer environ 100 avions grâce à des espacements spécifiques des paires d’impulsions et à l’attribution de créneaux de réponse.
• Cela évite le chevauchement et garantit un fonctionnement fiable même dans un espace aérien fréquenté.

Composants du système DME

Équipements embarqués

• Interrogateur DME : Envoie les impulsions d’interrogation, reçoit les réponses et calcule la distance oblique.
• Affichage en cockpit : Affiche la distance (et parfois la vitesse sol et le temps jusqu’à la station) sur des instruments dédiés ou des écrans avioniques intégrés.
• Antenne DME : Montée sur l’avion, généralement sous le fuselage.

Équipements au sol

• Répondeur DME (Station) : Reçoit les interrogations, ajoute un délai fixe et renvoie les impulsions de réponse.
• Antenne au sol : Implantée pour maximiser la couverture et minimiser les interférences, souvent colocalisée avec les antennes VOR ou ILS.

Intégration

• Les avions modernes intègrent souvent le DME aux systèmes VOR, ILS, FMS et GPS.
• Fonction HOLD : Permet aux pilotes de « geler » la fréquence DME lors du réglage d’une autre aide, fonction essentielle en approche.

Terminologie clé du DME

• Distance oblique : Distance droite en ligne (incluant l’altitude) entre l’avion et la station.
• Paire d’impulsions : Deux impulsions UHF rapprochées utilisées pour la communication entre avion et station DME.
• Délai temporel : Temps mesuré aller-retour des impulsions, moins le délai station, utilisé pour calculer la distance.
• Canalisation : Canaux X et Y avec des espacements d’impulsions spécifiques pour gérer plusieurs stations et réduire les interférences.
• Ligne de visée : Le DME nécessite un trajet de signal sans obstacle—les montagnes ou la courbure terrestre peuvent bloquer la réception.
• Appariement de fréquences : Les fréquences UHF du DME sont automatiquement appariées aux fréquences VOR/ILS en VHF.

Applications pratiques en aviation

• Navigation en route : Fournit des contrôles de distance le long des routes et voies aériennes, notamment sur les routes définies VOR/DME.
• Navigation de zone (DME/DME RNAV) : L’avion utilise les signaux de deux stations DME ou plus pour trianguler sa position—essentiel pour les opérations RNAV lorsque le GPS est indisponible ou peu fiable.
• Approches aux instruments : Utilisé pour définir des points de report (ex. : FAF, paliers, MAP) lors des approches ILS/DME et VOR/DME.
• Circuits d’attente : L’ATC peut assigner des attentes basées DME (ex. : « attendre à 10 DME du VOR XYZ »).
• Planification de descente : Les pilotes peuvent calculer précisément les points de descente en fonction de la distance DME à la piste ou à un point de report.

Intégration avec d’autres systèmes de navigation

VOR/DME

• Combine le VOR pour l’azimut (relèvement) et le DME pour la distance.
• La plupart des routes aériennes et de nombreuses approches dans le monde utilisent le VOR/DME comme aides principales à la navigation.

ILS/DME

• Ajoute une information de distance aux approches ILS, particulièrement pour les paliers intermédiaires et les approches de précision (Catégorie II/III).

DME/DME RNAV

• Le FMS de l’avion peut sélectionner les meilleures paires de stations DME pour une triangulation de position, fournissant une capacité RNAV indépendante du GPS.

Substitution GPS et DME

• Les réglementations modernes autorisent souvent l’utilisation du GPS pour remplacer le DME, mais les pilotes doivent comprendre la différence entre la distance oblique et la distance au sol.

Types de stations DME

• DME haute puissance (HPDME) : Jusqu’à 1000 watts ; couverture jusqu’à 199 NM en altitude, utilisé pour la navigation en route.
• DME basse puissance (LPDME) : Environ 100 watts ; focalisé sur les zones terminales et les procédures d’approche, souvent colocalisé avec l’ILS d’aéroport.
• VORTAC DME : Combine VOR, TACAN (militaire) et DME pour usage civil et militaire conjoint.

Limitations et idées reçues

• Erreur de distance oblique : La distance indiquée peut être supérieure à la distance horizontale lorsque l’avion est proche ou en altitude au-dessus de la station.
• Ligne de visée : Bloquée par le relief ou la courbure de la Terre, limitant la portée, surtout à basse altitude.
• Pas d’azimut : Le DME ne fournit pas de relèvement—il faut un VOR ou un ILS pour la détermination complète de la position.
• Capacité : Peut gérer environ 100 avions par station ; rare, mais la congestion peut provoquer des délais.
• Gestion des fréquences : Les canaux sont strictement réglementés pour éviter les interférences, notamment dans les zones terminales.

Réglementation et exigences d’équipement

• FAR 91.205(d)(2) : Les vols IFR au-dessus du FL240 aux États-Unis doivent être équipés d’un DME ou d’un RNAV approuvé.
• OACI Annexe 10 : Détaille les normes techniques et opérationnelles mondiales.
• Cartographie : Les cartes IFR indiquent clairement quand le DME est requis pour une procédure.
• Maintenance : Les équipements DME embarqués et au sol nécessitent des contrôles et une surveillance réguliers.

DME dans le cockpit : conseils aux pilotes

• Connaître son affichage : Comprendre comment l’avion présente les données DME—indicateur dédié, radio intégrée ou cockpit numérique.
• Utiliser la fonction HOLD : Maintenir l’information DME d’une station lors du réglage d’une autre, particulièrement en approche.
• Attention à la distance oblique : Anticiper des valeurs plus élevées lorsqu’on est proche/en altitude ; appliquer la règle de 1 NM par 1000 pieds.
• Vérifier la source : Contrôler l’identification DME, surtout en cas de stations multiples à portée.

Résumé

Le DME demeure un élément essentiel de l’infrastructure mondiale de navigation aérienne, fournissant des informations de distance précises et fiables indépendamment des satellites. Son intégration avec le VOR, l’ILS et les systèmes RNAV modernes garantit redondance et précision, contribuant à la sécurité et à l’efficacité des opérations à toutes les phases du vol. Comprendre les principes, limites et bonnes pratiques du DME est indispensable à tout pilote, régulateur de vol et contrôleur aérien.