Un système d’atterrissage aux instruments (ILS) est un système d’approche de piste de précision qui aide les pilotes pendant leurs phases d’approche et d’atterrissage.
L’aide est basée sur deux faisceaux radio, qui ensemble fournissent aux pilotes un guidage vertical et horizontal pendant une approche pour atterrir.
Le système permet aux avions d’atterrir dans des conditions de visibilité et de plafond proches de zéro. Lors de la planification d’une approche ILS, quelques normes de vol doivent être intégrées aux procédures de la compagnie aérienne.
- Collecte d’informations météorologiques, de conditions de terrain et d’avis aux aviateurs (NOTAM) pour l’aéroport d’atterrissage prévu.
- Calcul des données de performance, des vitesses d’approche et des réglages de poussée/puissance.
Configuration de la navigation/communication et de l’automatisation du poste de pilotage. - Examen de la procédure d’approche aux instruments (IAP) et, pour les équipages de conduite, briefing IAP.
- Examen opérationnel et, pour les équipages de conduite, briefing opérationnel.
Deux installations différentes
Un système d’atterrissage aux instruments (ILS) se compose de deux installations différentes qui fonctionnent indépendamment mais sont précisément synchronisées dans le cockpit de l’avion pour assurer un guidage latéral et vertical pour les pilotes.
Les deux principaux systèmes installés dans les aéroports fonctionnent sur des fréquences différentes, offrant un guidage de précision. Ces deux installations sont :
- Un localisateur (LOC) : Le LOC transmet des signaux à très haute fréquence (VHF), généralement dans la gamme de 108,1 MHz à 111,95 MHz (dixièmes impairs seulement), à l’avion pour offrir un guidage latéral. Ce signal garantit que l’avion entrant est correctement aligné avec le centre de la piste pendant ses phases d’approche et d’atterrissage. La transmission continue empêche l’avion de dévier de sa trajectoire pendant l’approche finale.
- Un plan de descente (GS) : Le GS transmet des signaux UHF, généralement de 329,15 MHz à 335,0 MHz, pour fournir un guidage vertical à l’avion. Ces signaux permettent une descente contrôlée vers la piste souhaitée. La vitesse de descente et le plan de descente peuvent être ajustés en fonction de la longueur active de la piste.
- Système d’éclairage d’approche (ALS) : Le système d’éclairage d’approche est un système optionnel qui aide les pilotes à identifier l’environnement de la piste, en particulier lorsque la visibilité est faible.
- Balises de repérage : les balises de repérage sont facultatives, désignent des positions spécifiques sur l’approche et émettent un signal sonore ou visuel dans le cockpit.
Les systèmes ILS fonctionnent ensemble pour permettre une approche de précision et l’atterrissage de l’avion sur la piste.
L’avion descend jusqu’à une altitude de décision (DS), où les pilotes doivent avoir un visuel sur la piste et peuvent soit continuer à atterrir, soit effectuer une approche interrompue si la piste n’est pas en vue.
L’antenne du localisateur
L’antenne du localisateur du système ILS offre un guidage latéral ou horizontal à l’avion. L’antenne est généralement positionnée à l’extrémité de la piste, transmettant des signaux VHF dans la gamme de 108,1 MHz à 111,95 MHz (dixièmes impairs uniquement).
Les localisateurs utilisent une largeur de parcours ajustée d’environ 700 pieds au seuil de la piste, garantissant que l’avion maintient précisément l’axe de piste.
Le localisateur transmet deux signaux latéraux à 90 Hz et 150 Hz. Le point d’intersection des deux fréquences est aligné avec l’axe de piste.
L’état est affiché sur l’écran du poste de pilotage comme « sur la bonne voie », ce qui permet aux pilotes de vérifier visuellement tout au long de leur approche et de leur atterrissage.
Le récepteur ILS peut déterminer le chevauchement des deux fréquences pour déterminer la trajectoire sur laquelle vole l’avion.
Notamment, le localisateur fonctionne dans un volume de service spécifique. La précision du localisateur est garantie jusqu’à 10 degrés de chaque côté des pistes jusqu’à environ 18 milles nautiques. Le volume utile est limité à 10 milles nautiques à un angle de 35 degrés de chaque côté de la piste.
L’antenne de pente de descente
L’antenne de pente de descente est située à environ 1 000 pieds en aval de la piste et à environ 500 pieds du côté de l’axe de piste. Elle fournit un guidage vertical aux pilotes, leur permettant de maintenir une vitesse et un taux de descente spécifiques pour atterrir sur ou autour du point de visée souhaité sur la piste.
La pente de descente est généralement placée à côté des marqueurs de point de visée de la piste. Le système de trajectoire de descente transmet des lobes de 90 Hz et 150 Hz, que le récepteur ILS interprète.
La trajectoire de descente est programmée pour aider l’avion à atteindre la piste à un angle d’environ 3 degrés.
Les pilotes doivent notamment être conscients des fausses trajectoires de descente, qui peuvent être créées par des objets situés à moins de 5 000 pieds et souvent entre 9 et 12 degrés par rapport à la piste.
La trajectoire de descente secondaire (fausse) apparaît généralement au-dessus de la trajectoire principale (réelle). Différents diagrammes de rayonnement provenant de l’antenne ou d’autres objets, combinés à la réflexion au sol de l’énergie transmise, peuvent créer une fausse trajectoire de descente.
Les pilotes sont formés pour intercepter la trajectoire de descente par en dessous afin d’éviter de capturer une fausse trajectoire de descente pendant l’approche. Un taux de descente élevé dans des conditions normales peut indiquer une fausse trajectoire de descente pendant l’approche.
Système de feux d’approche (ALS)
Le système de feux d’approche (ALS) aide le pilote à déterminer l’environnement de la piste lorsqu’il se trouve à une certaine distance et hauteur de la piste.
Le système aide les pilotes dans leur transition du vol aux instruments au vol à vue, tout en identifiant l’axe de la piste. Bien qu’il s’agisse d’un système optionnel, l’ALS constitue une aide visuelle précieuse en cas de faible visibilité et de conditions météorologiques défavorables.
Balises de repérage
Les balises de repérage sont facultatives et parfois incluses dans un système d’approche ILS. Chaque balise identifie une position spécifique sur la trajectoire d’approche et fournit un repère visuel ou une aide sonore dans le cockpit.
Avec l’équipement de mesure directe (DME) largement accessible aujourd’hui, l’utilisation de balises de repérage n’est pas très courante, en particulier dans les systèmes plus récents. Trois types différents de balises de repérage sont utilisés dans le système ILS. Il peut n’y en avoir qu’un ou deux types dans un système.
- Marqueur extérieur : le marqueur extérieur identifie l’interception de la trajectoire de descente ou le repère d’approche finale (feu clignotant bleu)
- Marqueur central : le marqueur central identifie la hauteur ou l’altitude de décision (feu clignotant orange)
- Marqueur intérieur : le marqueur intérieur identifie la hauteur ou l’altitude de décision pour un ILS CAT II (feu clignotant blanc)
- La catégorie II autorise une DH d’au moins 100 pieds et une RVR d’au moins 300 mètres
- La catégorie IIIA autorise une DH inférieure à 100 pieds et une RVR d’au moins 200 mètres
- La catégorie IIIB autorise une DH inférieure à 50 pieds et une RVR d’au moins 50 mètres
- La catégorie IIIC est un atterrissage entièrement automatique avec guidage de déploiement le long de l’axe de piste, et aucune limitation de DH ou de RVR ne s’applique. Cette catégorie n’est actuellement pas disponible de manière routinière, principalement en raison des problèmes qui surviennent lors des manœuvres au sol après l’atterrissage.
Remplacement du DME
L’équipement de mesure de distance (DME) fournit une distance oblique par rapport à la piste. Le DME offre une surveillance plus continue et plus précise de la pente de descente de l’ILS tout en utilisant l’installation dans le paramètre de l’aéroport.
Lorsqu’il est utilisé avec l’ILS, le DME est souvent situé à mi-chemin entre les seuils de piste réciproques, ce qui permet à une seule unité de fournir des informations de distance dans les deux sens.
Les DME peuvent être utilisés à la place des balises de marquage, et l’avion doit avoir au moins une unité DME opérationnelle (ou un système alternatif) pour commencer l’approche. Selon la Federal Aviation Administration (FAA),
« Le DME est utilisé pour mesurer la distance oblique entre l’avion et l’installation. Il fonctionne dans la bande 960 – 1215 MHz. L’avionique DME de l’avion envoie un signal d’impulsion au DME basé au sol, qui répond avec un signal d’impulsion de réponse. Le récepteur de l’avion mesure le délai entre les impulsions envoyées et reçues et calcule la distance oblique. Il n’y a pas d’informations d’azimut, seulement la distance. »