Le FMS
Le FMS, pour Flight Management System est une interface de l'ordinateur de bord de l'appareil dans les cockpits des avions de ligne et dans certains avions privés. Comme nous l'avions vu précédemment, le premier avion à être équipé d'un FMS est le Boeing 767. Cet interface que l'on appelle également CDU, pour Control Display Unit recense de nombreuses informations sur le vol : principalement les performances de l'avion, le carburant, la gestion des moteurs, la navigation, les systèmes de vol. Il y a deux CDU dans un avion, un pour le commandant de bord et l'autre pour le copilote. L'interface se présente comme un petit ordinateur avec une partie écran et une partie clavier où les pilotes insèrent les données pour le vol. Le FMS est divisé en plusieurs parties, plusieurs pages qui correspondent chacune à une section de la gestion du vol. Le but d'un tel système est de permettre aux pilotes de se donner de la disponibilité, n'ayant plus à se préoccuper de certaines tâches. L'ordinateur de bord gère de nombreux systèmes automatiquement, les pilotes s'assurent d'y rentrer les bonnes informations et de contrôler les indications des CDU.
FMS/CDU d'un Boeing 767
Les CDU d'un cockpit de 767
Les CDU sont les interfaces des FMC (Flight Management Computer), qui sont ce que l'on appelle communément les ordinateurs de bord. Il y a deux FMC reliés à chacun des CDU du cockpit qui s'échangent les informations sur le vol et participent à la redondance des systèmes. Le FMC envoie et reçoit des informations à tous les systèmes de l'avion, c'est en sorte le cerveau des avions de ligne modernes. A chaque début de vol les pilotes entrent leur plan de vol dans le FMS. Le plan de vol, c'est tous les points de navigation que va suivre l'avion pour lui permettre d'aller d'un aéroport A à un aéroport B. Après avoir calculé sa route, le FMC propose au pilote automatique un guidage latéral et vertical que l'avion pourra suivre, on appelle ces guidages LNAV (Lateral navigation) et VNAV (Vertical navigation), ce sont des boutons qui peuvent être sélectionnés sur la planche du MCP (Mode Control Panel), qui est en fait l'interface du pilote automatique).
MCP du 767
LNAV activé, le PA va suivre la navigation latérale du FMC
VNAV activé, le PA va suivre la navigation verticale du FMC
Organisation du système des FMC
Le FMC a besoin de collecter des informations précises sur les mouvements de l'avion et de sa situation dans l'espace. Afin d'obtenir de telles informations, il existe un système de navigation inertiel à bord des avions de ligne, le système s'appelle IRS (pour Inertial Reference System).
Trois systèmes IRS sont installés, trois systèmes qui correspondent aux trois axes d'un système de coordonnées cartésiennes dans l'espace (x, y et z). Ils utilisent des accéléromètres et des gyrolasers.
Un gyrolaser remplace un gyroscope mécanique classique, il est surtout beaucoup plus précis et fiable ne comportant aucune pièce mécanique. Ces gyromètres laser sont capables de mesurer une vitesse angulaire sans que la mesure ne soit perturbée par l’accélération. Les dispositifs sont triangulaires ou carrés et utilisent le principe de Sagnac pour fonctionner, le gyrolaser comporte un bloc optique en vitrocéramique. Pour faire simple, deux rayons laser sont émis au même moment, l'un dans un sens horaire et l'autre dans le sens anti-horaire. Il va se créer une interférence à partir de laquelle on peut obtenir la différence de chemin optique et la vitesse de rotation. Il est ainsi possible de connaître précisément les déplacements de l'avion sur tous ses axes.
Gyromètre laser
Le système IRS fournit ainsi à l'avion :
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L'altitude
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Le cap (magnétique et vrai)
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L’accélération, longitudinale et latérale
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Les angles des mouvements de l'avion sur les axes de tangage, roulis et lacet
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La vitesse au sol, qui permet notamment de calculer le vent et pouvoir faire fonctionner le Yaw Damper : le système qui contrôle automatiquement la dérive
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Le taux de montée
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La direction Nord/Sud ; Est/Ouest
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La position de l'avion : latitude et longitude
Le système IRS est également couplé à un GPS (Global Positioning System) pour que l'avion se situe à partir de ces coordonnées de latitude et de longitude. En configurant l'avion au sol, les pilotes effectuent un alignement des IRS, ils rentrent dans les FMS les coordonnées GPS actuels pour que l'avion se situe au bon endroit dans l'espace.
Ces données fournis par les IRS envoient des informations à ces systèmes de vol :
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Le FMC, notamment pour LNAV et VNAV
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Les instruments de vol qui n’utilisent pas la pression (ou plus, la vitesse verticale par exemple est affichée grâce aux IRS ce qui n'est pas le cas des avions qui n'ont pas d'IRS)
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Le FCC (Flight Control Computer), qui est la centrale du pilote automatique (cf schéma : organisation du système des FMC)
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Le TMC (Thrust Management Computer), qui contrôle les auto manettes (puissance des moteurs gérée automatiquement)
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Le SAT (Stability Augmentation System), comme son nom l'indique, c'est un système qui permet de maintenir l'avion stable (un peu à la manière du pilote automatique de Sperry mais avec des gyrolasers)
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Le Yaw Damper
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Les enregistreurs de paramètres plus connus sous le nom de boîtes noires
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Et même des systèmes comme le radar météo ou l'anti-dérapage des autobrakes