LE TRANSPONDEUR…

MAIS C’ EST TRES SIMPLE …

Sommaire :

- Historique

- Principe - Fonctionnement

- Commandes - Utilisation

- Réglementation

- Phraséologie - Procédure

Réalisation : Yves Cordier

Photos aériennes : Denis Bourgier

Définition générale…

« Système capable de répondre à la sollicitation d’un signal radioélectrique et de renvoyer des informations d’identification convenues »

Le système transpondeur est maintenant largement utilisé pour toutes sortes d’applications : industrie automobile, péages d’autoroute, marquage d’animaux …

Au commencement était le RADAR ( RAdio Detection And Ranging )…

Le radar primaire : Déjà utilisé au cours de la deuxième guerre mondiale il permettait de détecter la position des avions ennemis en azimut et distances ( coordonnées polaires )

D = t*c / 2

Nota : en réalité on ne mesure pas directement une distance mais le temps écoulé entre l’ onde émise et l’ onde reçue .

Au commencement était le radar primaire …

Les radars panoramiques actuels fonctionnent toujours de la même façon .

Les radars de surveillance peuvent porter jusque 600 Km (longue portée). L’aérien tourne à 7,5 Tr / min ( 1 tour toutes les 8 secondes )

Les radars d’ approche ont une portée plus faible de 150/180 Km . L’antenne tourne 2 fois plus vite ( 1 tour toutes les 4 secondes ) pour une meilleure précision.

Guerre aérienne oblige …

Au cours des engagements il était quasi impossible au contrôle au sol de reconnaître les siens

Les chercheurs de l’époque ont vite inventé un système permettant d’identifier les avions « amis » des avions « ennemis » appelé IFF pour Identification Friend or Foe (amis/ennemis).

L’ IFF / SIF ( Identification Friend or Foe / Selective Identification Feature ) est toujours utilisé par toutes les armées de l’air du monde comme moyen d’identification amis / ennemis .

Le radar secondaire de surveillance , appelé aussi SSR (Secondary Surveillance Radar), vient de naître …

Principe :

-Un émetteur interrogateur est fixé sur l’ antenne radar ( rotation synchrone) :

Signal d’interrogation en UHF=1030 MHz

- Un émetteur répondeur est embarqué sur les avions :

Signal de réponse en UHF=1090 MHz .

Identification : Avec le radar primaire le contrôleur identifiait son contact en faisant effectuer des changement de cap successifs ;

Avec le radar secondaire une commande IDENT double la réponse du répondeur pendant 18 sec et permet d’identifier immédiatement le contact radar.

Principe :

Mode :

Sur ces porteuses 2 impulsions d’encadrement définissent le mode utilisé ( par leur écart en microsecondes)

Code :

A l’intérieur un savant codage. Pour simplifier nous le comparerons au principe d’un code barre avec son lecteur optique .

t

C’est lui qui transmet les informations, dont l’altitude par pas de 100 pieds quand le mode C est actif.

Un exemple plus précis de code barre avec sa traduction en chiffre en dessous

Exemples de radar secondaires de surveillance …

En bas l’ antenne du radar primaire

Dans la partie haute l’antenne du radar secondaire

Implantation des radars de surveillance …

Doullens

Drachenbronn

Prunay

+ Radar d’approche sur bases aériennes et grands aéroports et 4 AWACS .

Mont Verdun

Mont de Marsan

Narbonne

Nice Mont-Agel

Cinq-Mars la Pile

Belga Radar

Stations radar militaire

Mode A + C … Représentation sur l’écran

Code affiché par le pilote à la demande du contrôleur.

Informations complémentaires :

2000 ft en montée (à 1013,2 mb)

Vitesse = 120 kts ( par le calculateur associé au radar )

La rémanence de l’écran donne la position des 2 balayages précédents et la notion de trajectoire ( 8 et 16 sec avant )

Mode A + C … Représentation sur l’écran

L’ approche de Paris Charles de Gaulle LFPG un jour normal …

Avantage supplémentaire – 1) En Détection :

-Le radar primaire ne voit rien en basse altitude . Echos fixes – Scope blanc – dispositif d’élimination d’échos fixes.

-Le transpondeur améliore fortement la détection basse altitude ( apport d’énergie supplémentaire par l’émetteur embarqué).

Dés que votre transpondeur est sur émission …

… on vous voit

Avantage supplémentaire – 2) Anti-abordage TCAS :

-Les avions de lignes et gros porteurs civil ou militaire emportent un TCAS ( Traffic Collision Avoidance System )

-Ce système reçoit aussi les réponses des transpondeurs interrogés dans la zone .

-Pour éviter la saturation le CDB sélectionne 2 volumes de protection : 8 et 16 NM .

-En plus des alarmes sonores la positions des « INTRUS » est indiquée sur les instruments à représentation numérique ( EFIS ou variomètre numérique ).

Nota : Le FLARM est un système TCAS pour planeur indépendant des transpondeurs . Il utilise les positions GPS des planeurs dans un rayon de 1,5 km transmis toutes les 1 secondes sur la fréquence radio 868 Mhz pour générer ses signaux d’alerte …

Avantage supplémentaire – 2) Anti-abordage TCAS :

-Exemple de représentation TCAS sur un variomètre numérique

Dés que votre transpondeur est sur émission, on vous voit …

Risque de collision à t < 25 sec . Avion 2H/4NM, 100 ft plus haut en montéeAvion non dangereux à

11H/5 NM , 1100ft plus haut en montée

Cercle de 2 NM

Pas de vario positifs

Répartition des modes et des codes …

1 64 codes MIL Type avion / mission 2 4096 codes MIL Identification avion ( N°série ou indicatif)

3/A 4096 codes CIV / MIL Contrôle trafic aérien

C / 100 ft CIV / MIL Report automatique d’altitude pression

4 ??? Sécurité MIL Protégé

Nous sommes concernés par les mode A + C …

Remarque : 64 codes = 8*8

Affichage mode A va de 0000 à 7777 soit 8*8*8*8 = 4096 codes

Codes particuliers …

Mis à part ces codes particuliers, on affiche les codes sur instruction du contrôle …

Code 7000 Tout vol VFR en Europe

Code 7500 Détournement d’avion

Code 7600 Panne radio

Code 7700 Détresse

L’utilisation inconsidérée de ces codes peut conduire à des poursuites judiciaires …

Mode A + C … Limitations et inconvénients

La solution : une nouvelle génération de radar secondaire - Le mode S …

- Avec la croissance du trafic aérien les 4096 codes du mode C sont devenus insuffisant ;

- Les réponses générées par plusieurs transpondeurs proches s’enchevêtrent (chevauchement synchrone – 2 aéronefs à la même distance);

- Les fréquences porteuses 1030 / 1090 Mhz sont saturées ( 1 réponse/8 sec )

- Un transpondeur peut répondre dans une zone à 2 ou 3 radars différents : un transpondeur répondant à un radar ne l’ayant pas interrogé provoque des interférences ( réponses asynchrones);

- Les réponses sont perturbées par le masquage d’antenne dû à l’assiette de l’avion ;

Mode S … S pour Sélectif … Une technique et un codage différent …

Le mode S repose sur une procédure d’appel sélectif qui consiste à interroger un seul avion, parfaitement identifié à la fois ;

Le protocole mode S se base sur une adresse avion composée de 24 bits, ce qui permet à chacune d’entre-elles d’être unique au monde . Les DAC ont reçu ou recevront des consignes et des listes de codes à distribuer ;

Pour être compatible avec les mode A + C actuels ( période transitoire), les fréquences 1030 Mhz pour l’interrogation et 1090 Mhz pour la réponse ont été conservées ;

Le nouveau codage permet la transmission de données . En plus d’ un premier bloc d’ impulsions qui correspond à l’adressage de l’aéronef la deuxième partie sert à la transmission de données numériques (format 56 ou 112 bits) telles que : altitude ( par pas de 25 pieds ), vitesse air, vitesse sol, cap magnétique, vitesse verticale, route vraie ;

A terme le système ouvre la voie vers une automatisation plus poussée du contrôle aérien … Le rêve secret des ingénieurs … un contrôle sans contrôleurs et des avions sans pilotes …

Le BECKER ATC 4401-1, Mode A + C uniquement …

A : OFF= Arrêt ; SBY= marche mais en stand-by ; ON = Mode A en fonctionnement ; ALT = Mode A + C en fonctionnement

B et C : Molettes d’affichage du Code, lu en première ligne de l’afficheur E

D : Poussoir IDT pour identification sur demande du contrôleur ( 1 pression déclenche une réponse d’identification pendant 18 sec )

F et G : Active d’une simple pression des codes VFR préréglés ( à priori 7700 en VFR1 pour nous )

H : indicateur témoin de réponse

J : Poussoir STO , permet de modifier les codes en mémoire dans VFR1 et VFR2

Nota : Quand le mode C est actif ( sur ALT ) la deuxième ligne de l’afficheur indique le niveau de vol : Ici F 125 ou FL125 soit 12500 pieds sur un altimètre calé à 1013,2 mb

Sur le Janus …

Le FILSER TRT 600 , mode S , compatible A + C , sur les 2 Pégase …

CODE ACTIF

CODE EN ATTENTE

POUSSOIR SELECTEUR DE MODE :

STBY

A - S

ACS

BASCULE CODE EN ATTENTE / CODE ACTIF

AFFICHE PREMIER CHIFFRE DU CODE EN ATTENTE

AFFICHE DEUXIEME CHIFFRE DU CODE EN ATTENTE

AFFICHE TROISIEME CHIFFRE DU CODE EN ATTENTE

AFFICHE QUATRIEME CHIFFRE DU CODE EN ATTENTE

INDICATION MODE EN FONCTION :STBYA – S ACS

TEMOIN DE REPONSE

TEMOIN CLIGNOTANT DE SQUITTER (PROPRE AU MODE S)

POUSSOIR IDENT

MARCHE / ARRET

PERMET DE RENTRER / MODIFIER / VERIFIER L’ ADRESSE

FL 100 = 10 000 PIEDS à 1013,2

Témoin «envol/au sol » par micro-contact sur train d’atterrissage

Autres présentation, mêmes commandes de base pour un A + C …

Une petite dernière : Le Garmin GTX 327 , Mode A + C …

Aux commandes de base, on peut parfois trouver des gadgets, comme ici un chrono, ou l’age du capitaine …

Que dit la réglementation aujourd’hui concernant l’emport et l’utilisation …

AIP France GEN 1.5-5 du 12 mai 2005

« Obligation d’emport pour les aéronefs en vol VFR

a) Obligations

Tout aéronef est équipé d’un transpondeur mode A+C avec alticodeur ou d’un transpondeur mode S niveau 2 au moins avec alticodeur :

- En espace aérien de classe B, C et D ;

- Pour suivre certains itinéraires ou pour pénétrer dans certains espaces aériens portés à la connaissance des usagers par la voie de l’information aéronautique ;

- Pour effectuer un vol de nuit autre que local . »

Bonne nouvelle, entre la bordure nord de la TMA Lille et la frontière :- du sol au FL 115 ( 3500 m/1013,2 mb )- Espace non contrôlé de classe G

G

Traitons d’abord le cas des 2 CTR Lille - Lesquin et Merville:- Elles vont du sol à 1500 pieds AMSL ( 460 m/QNH )- Elles sont Espaces contrôlés de classe D

Entre les 2 ou autour on est en classe G : je passe sans rien dire à personne, à condition de :- Rester en dessous de 460 m/QNH ( ou 440m au QFE de Lille - Marcq )

D

Au dessus de la CTR Lille - Lesquin, la TMA LILLE 1 :- de 1500 pieds AMSL ( 460 m/QNH ) au FL 115- Espace contrôlé de classe D ( sauf zone dérogatoire si activée )

D Mais G en dessous de 1500 pieds

Au dessus de la CTR Merville, la TMA LILLE 4 :- de 1500 pieds AMSL ( 460 m/QNH ) au FL 045 ( 1370 m/1013,2 )- Espace contrôlé de classe E

E

Encore au dessus, la TMA LILLE 5 :- de FL 045 ( 1370 m/1013,2 ) à FL 115 ( 3500 m/1013,2 )- Espace contrôlé de classe D

D

Vers le sud, la TMA LILLE 3 dont le plancher remonte de 1000 pieds:- de 2500‘ AMSL ( 760 m/QNH ) à FL 115 ( 3500 m/1013,2 )- Espace contrôlé de classe D

D Mais G en dessous de 2500 pieds

Vers Valenciennes, la TMA LILLE 8 :- de FL 45 ( 1370 m/1013,2 ) à FL 115 ( 3500 m/1013,2 )- Espace contrôlé de classe D

D Mais G en dessous de FL 045

Vers Tournai, la TMA LILLE 2 :- de 1500‘ AMSL ( 460 m/QNH ) à 4500’ AMSL ( 1370 m/QNH )- Espace contrôlé de classe D

D Mais G en dessous de 1500 pieds

Vers Ypres, la TMA LILLE 9 :- de 2000‘ AMSL ( 600 m/QNH ) à FL 45 ( 1370 m/1013,2 )- Espace contrôlé de classe E

E Et G en dessous

AIC A26/02 France du 28 novembre 2005

Obligation d’emport de transpondeur radar mode S avec fonctions associées à bord des aéronefs.

Rappel : nous parlons ici de vol VFR (Planeur par ex.) dans des espaces de classe B,C et D

« 5.2.4 Aéronefs en vol VFR

A compter du 31 mars 2005, tout aéronef appartenant à la circulation aérienne générale (CAG), volant selon les règles de vol à vue (VFR) dans certains espaces aériens désignés à l’intérieur des régions d’information de vol de la France métropolitaine, devra être équipé d’un transpondeur mode S niveau 2 au moins avec alticodeur, permettant la surveillance élémentaire conformément au § 5.2.2.

5.2.5 Mesures transitoires

Jusqu’au 30 mars 2008, les aéronefs appartenant à la circulation aérienne générale (CAG), volant selon les règles de vol à vue (VFR) et qui, avant le 30 mars 2005, sont équipés d’un transpondeur mode A + C avec alticodeur ou d’un transpondeur mode S niveau 2 au moins avec alticodeur sont exemptés de l’obligation d’emport de transpondeur mode S niveau 2 au moins avec alticodeur, permettant la surveillance élémentaire conformément au § 5.2.2 »

Journal officiel du 17 novembre 2005

Transpondeur radar mode S : les deux définitions de l’administration.

« 3.2.1. Types de surveillance.

a) Transpondeur répondant au besoin de la surveillance élémentaire :

… est un transpondeur mode S niveau 2 au moins avec alticodeur disposant de : - la transmission automatique au sol de l’identité du vol ( indicatif radio ou immatriculation de l’aéronef ) - la gestion du code SI (Surveillance Identifier) - la diversité d’antenne pour les aéronefs de masse maxi > 5 700 Kg ou vitesse maxi de croisière > 250 kts ) ; - la transmission des avis de résolution (RA) émis par le système d’ antiabordage …

b) Transpondeur répondant au besoin de la surveillance enrichie :

… ( le même ) …+ capable de transmettre au moins les paramètres de bord suivants : altitude sélectée , vitesse air indiquée ou nombre de Mach , cap magnétique , vitesse verticale, angle de roulis, variation de l’angle de route , angle de route vraie , vitesse sol . »

Quelques bonnes raisons pour laisser le transpondeur sur ON …

La règle de base du vol VFR est : « VOIR ET EVITER »

Le jour où un planeur entrera en collision avec un avion de ligne avec 150 morts à la clé, il en sera fini de notre activité vol à voile .

Avec le transpondeur sur ON , le contrôle au sol vous voit ainsi que tous les autres trafics : il peut donc vous avertir ou avertir les autres appareils de tous risques de collision potentiel .

La plupart des appareils commerciaux sont équipés de TCAS ; Celui-ci vous détectera et si votre mode C est en fonctionnement , donnera des résolutions d’évitement au CDB .

En planeur à Lille, puisque nous sommes proche d’une TMA avec des trafics IFR, branchez A/7000 + C dés le début du vol et gardez le allumé.

Mais sachez aussi que toutes nos infractions seront, sinon immédiatement détectées, enregistrées sur les copies d’écran radar et ressorties en cas de litiges .

Terminologie …

XPDR = Transpondeur = IFF

Flash = Ident

Transpondez = Squawk

Mode 3 = Mode A

Types de transpondeur : A ; A + C ; S

Exemple de phraséologie ( pur produit de mon imagination et dans le meilleur des scénarios ) …

- Planeur : Lille de planeur F-CCAA, bonjour

- Contrôle : CCAA, bonjour

- Planeur : AA demande à traverser la TMA sur un axe Armentières - Arras entre 3000 et 1500 pieds

- Contrôle : AA transpondez A / 7001

- Planeur : Reçu 7001

- Contrôle (éventuellement) : AA faite flash ( ou Ident. )

- Planeur : exécute en silence ( 1 appui sur poussoir Ident )

- Contrôle : AA contact radar, pas d’approche IFR en cours à Lesquin, autorisé à traverser, rappelez sortie de zone

- Planeur : Lille de AA, sortie de zone

- Contrôle : Négatif AA, vous êtes toujours dans la TMA ( Aïe )

- Planeur : Lille de AA, sortie de zone maintenant

- Contrôle : AA, autorisé à quitter la fréquence, bon vol

Rappel …

Pas d’utilisation « sauvage » des transpondeurs avant d’avoir eu l’accord et des consignes de la part d’Olivier