TCAS
(info des rédacteurs : toutes les images de l'écran ND ont été prises avec l'A32NX de FBW, et les mises en évidences sont encadrées en rouge)
Qu'est-ce que ça veut dire ?
Traffic alert and Collision Avoidance System
A quoi ça sert ?
Détecter et afficher les aéronefs aux alentours équipés d'un transpondeur,
- Calculer et afficher des risques de collisions éventuels,
- Déclencher des ordres de vitesse verticale, en vue d'éviter les collisions.
Principes
La capacité du TCAS est limité à 30NM sur chaque côté de l'aéronef et de 30 à 80 NM longitudinalement dans une tranche d'altitude de +/- 9900 ft.
Le TCAS récupère les paramètres transmis par les transpondeurs des autres aéronefs et les utilise pour évaluer le risque de collision.
Il détermine :
- Le cap des intrus (en relation avec le cap de l'aéronef),
- La distance entre l'aéronef et les intrus (et le taux de rapprochement/éloignement),
- Les altitudes relatives des intrus (s'ils sont équipés d'un alticodeur).
Il calcule alors la trajectoire de l'intrus, le point le plus proche de croisement (CPA : Closest Point of Approach), et le temps estimé avant d'atteindre le CPA (TAU ou... Time To Intercept !?).
Le TAU est le ratio entre la distance qui sépare les deux aéronefs et la somme de leurs vitesses.
Si le TCAS détecte que la trajectoire de l'intrus peut conduire à une collision, il déclenche :
- Des alarmes visuelles et audio,
- Un ordre de vitesse verticale, pour assurer une séparation verticale des trajectoires.
Équipements
Un computer TCAS,
- 2 antennes,
- 2 transpondeurs mode S (un actif, un en attente) qui permettent l'interface entre le panneau ATC/TCAS et le computer TCAS et la communication entre l'aéronef et les intrus équipés du système TCAS.
- Un panneau ATC/TCAS.
Catégories de détection d'intrus
Le TACS divise l'espace en 4 catégories autour de l'aéronef :
- Resolution Advisory (RA)
- Traffic Advisory (TA)
- Intrus à proximité
- Autres intrus
Autres intrus :
Pas de risque de collision dans un rayon de moins de 30 NM : losange blanc évidé
Intrus à proximité :
Pas de risque de collision dans un rayon de moins de 6NM et +/- 1200 ft : losange blanc plein
TA : Menace de collision possible, le TAU est d'environ 40s*, alarme audio : rond ambre
RA : Risque réel de collision, le TAU est d'environ 25s*, alarme audio et ordres de vitesses verticales à adopter (maintenir la V/S ou la modifier) : carré rouge
*ordre d'idée, car le seuil de déclenchement (= TAU) est en fait variable suivant l'altitude des aéronefs en conflit.
Les modes du TCAS
Sélectionnables sur le panneau ATC/TACS, ils sont au nombre de 3 :
- Le mode TA/RA
- Le mode TA ONLY
- Le mode standby (STBY)
Le mode TA/RA est le mode normal d'utilisation et permet d'afficher les intrus sur le ND et la vitesse verticale à adopter sur le PFD pour éviter la collision.
Le mode TA ONLY : Sélectionné manuellement en cas de performances dégradées de l'avion (ex : panne moteur, l'avion ne pouvant alors peut-être pas assurer les performances d'évitement en montée, ce sera à l'intrus d'augmenter les manœuvres d'évitement) ou lors de procédures spécifiques qui pourraient conduire à des RA inappropriées (comme des opérations sur des pistes parallèles ou convergentes).
Il est sélectionné automatiquement en cas de déclenchement d'alarme WindShear (cisaillement de vent) ou alarme Stall (décrochage) ou GPWS (alarme de proximité de sol) ou quand l'aéronef est en-dessous de 1000 ft.
(Pour info, les priorités de déclenchement des alarmes sur 320 sont les suivantes : SWET à savoir Stall, Windshear, EGPWS, TCAS).
Quand on vole en mode TA ONLY :
- Toutes les RA sont converties en TA
- Le seuil des déclenchements des TA est un TAU de 20s quelle que soit l'altitude de l'aéronef.
- Pas de vitesse verticale affichée au PFD
- "TA ONLY" affiché sur les PFD
Le mode STANBY : pas de surveillance donc pas d'alarme et pas d'affichage sur ND et PFD (et pas de protection !)
Inhibition du système
Certaines alarmes seront inhibées suivant les conditions de vols de l'aéronef et/ou des intrus.
Ex : pas d'alarme audio "Descent" en dessous de 1100ft, pas d'alarme "Increase descent" en dessous de 1550 ft, tous les RA en dessous de 1100 ft en montée ou 900 ft en descente sont converties en TA...
Intrus sans report d'altitude
Les altitudes relatives n'apparaissent pas sur le ND (pas indication numérique sous la cible), le TCAS ne déclenche jamais de RA et inhibe les TA si l'aéronef est au-dessus de 15500 ft.
Le panneau ATC/TCAS
La partie TCAS est constituée des deux rotacteurs en bas à droite du panneau :
Le sélecteur de mode (à droite) à 3 positions : TA/RA, TA, STBY
Le sélecteur de trafic (THRT, ALL, ABV, BLW) :
THRT : Threat (menace), la symbologie des intrus ne sera affichée qu'en cas de TA ou RA s'ils se trouvent à +/- 2700 ft.
ALL (tout) : affichage des intrus même sans TA ou RA s'ils se trouvent à +/- 2700 ft.
ABV (above, au-dessus) : affichage des intrus s'ils se trouvent à + 9900 ft jusqu'à - 2700 ft. C'est le mode le plus adapté à la montée).
BLW (below, en dessous) : affichage des intrus s'ils se trouvent à + 2700 ft jusqu'à -9900 ft. C'est le mode le plus adapté à la descente ou à la croisière [pour une visualisation des trafics en cas de descente d'urgence]).
Indications sur le ND
Le trafic des intrus est affiché en mode ARC et ROSE si l'échelle est à 10, 20 ou 40 NM. Seuls les 8 intrus les plus "menaçants" sont affichés.
Un intrus dans la zone Proximate sera affiché sous la forme d'un losange blanc plein.
Un intrus TA sera affiché sous la forme d'un rond ambre et le message audio TRAFFIC-TRAFFIC sera diffusé.
Un intrus RA sera affiché sous la forme d'un carré rouge, et un message audio sera diffusé, associé à une indication d'un ordre vertical dans la partie Vertical Speed (V/S).
Tous les autres intrus seront affichés sous la forme d'un losange blanc évidé.
L'altitude relative des intrus (par rapport à l'aéronef) est affichée en centaine de pieds au-dessus ou en dessous du symbole de l'intrus et dans sa couleur (ex : +11 = 1100 pieds au-dessus. -03 = 300 pieds en dessous).
Une flèche vers le haut ou le bas, dans la couleur de l'intrus et dans le sens de sa variation de positon dans le plan vertical sera affiché à droite de son symbole si sa V/S > 500 ft/min.
Indications sur le PFD
En cas de déclenchement RA, l'échelle de vitesse verticale devient rectangulaire et le PFD affiche des ordres verticaux sur l'échelle de la V/S. L'arrière-plan de l'échelle de V/S, normalement gris, sera remplacé, éventuellement partiellement, par des zones verte et rouge.
Zone rouge : indique la zone de V/S ou le risque de conflit est élevé.
Zone verte : plus grande que la zone rouge, elle indique la plage de V/S recommandée (on peut également "voler en zone grise" si elle est affichée).
En cas de RA, l'aiguille V/S normalement verte devient blanche.
Messages audio possibles
TRAFFIC TRAFFIC : détection d'un TA, qui peut devenir un RA, c'est une phase d'alerte.
CLIMB CLIMB : RA, monter dans la zone verte indiquée dans le PFD
CLIMB, CROSSING CLIMB (2 fois) : Idem, mais indique que l'on va croiser l'altitude de l'intrus
INCREASE CLIM (2 fois) : se déclenche après le message CLIMB si la vitesse verticale est insuffisante pour obtenir une séparation verticale suffisante.
DESCEND DESCEND : RA, descendre dans la zone verte indiquée dans le PFD
DESCEND, CROSSING DESCEND (2 fois) : Idem, mais indique que l'on va croiser l'altitude de l'intrus
INCREASE DESCEND (2 fois) : se déclenche après le message DESCEND si la vitesse verticale est insuffisante pour obtenir une séparation verticale suffisante.
LEVEL OFF, LEVEL OFF : indique qu'il faut prendre un V/S = 0
CLIMB CLIMB NOW (2 fois) : se déclenche après le message DESCEND si la trajectoire de l'intrus a changé.
DESCEND DESCEND NOW (2 fois) : se déclenche après le message CLIMB si la trajectoire de l'intrus a changé.
MONITOR VERTICAL SPEED : S'assurer que la V/S reste en dehors de la zone rouge.
MAINTAIN VERTICAL SPEED, MAINTAIN : Maintenir la V/S indiquée sur le PFD
MAINTAIN VERTICAL SPEED, CROSSING MAINTAIN : Maintenir la V/S indiquée sur le PFD, mais indique que l'on va croiser l'altitude de l'intrus
CLEAR OF CONFLICT : La séparation et la distance est suffisante, retourner à la clairance assignée.
Technique de pilotage en cas de déclenchement d'une alarme TA (TRAFFIC TRAFFIC) et/ou RA
Le meilleur moyen d'éviter un TA ou un RA est de ne pas les provoquer soi-même ! Nous sommes les intrus de nos intrus !
Lors d'une montée ou d'une descente, le TCAS "ne sait pas" que l'on a l'intention de s'arrêter à 1000 pieds du trafic en face de nous. Le pilote doit donc limiter la vitesse verticale à 1500 ft/min (bouton vertical speed sur le FCU) lorsqu'il approche à moins de 2000 ft de l'altitude assignée.
Déclenchement TA (message audio TRAFFIC TRAFFIC) : l'équipage doit s'attendre un message TA dans les secondes à suivre. Le PF mettra alors les mains sur les commandes de vols et annoncera "TCAS I HAVE CONTROLS" et se préparera à réagir à l'ordre suivant qui sera donné.
Si l'annonce suivante est CLEAR OF CONFLICT, l'alerte est levée et le vol est repris normalement.
Dans le cas d'un autre message, c'est-à-dire lors d'un déclenchement d'un RA (CLIMB CLIMB ou DESCEND DESCEND ou autre...), le PF annoncera "AP OFF" et coupera le pilote automatique par le bouton rouge situé sur son manche puis "FD OFF", le PM coupera les deux FD (on s'assure comme cela que l'avion sera en mode SPEED avec maintien de la vitesse et on évitera ainsi une possible confusion entre les indications du FD, les ordres audios et les secteurs de couleur sur l'échelle de V/S).
Dans les 5s après le déclenchement de l'ordre audio (et après déconnexion de l'AP et des FD), le PF devra souplement mais fermement positionner l'aiguille de V/S en dehors de la partie rouge de l'échelle et dans la zone verte. Il pourra aller jusqu'au Valpha max et Vmax tout en évitant les manœuvres excessives.
Le PM surveillera la manœuvre et fera un message à l'ATC (du type "Control from XXX, TCAS RA").
En aucun cas, il ne faudra initier une manœuvre inverse de celle préconisée car les manœuvres TCAS des deux aéronefs sont coordonnées : si votre TCAS vous émet un ordre de descente, l'intrus aura un ordre de montée.
L'ordre du TCAS est prioritaire sur une instruction du contrôle aérien ! Cf. la collision aérienne d'Überlingen.
Le TCAS ne donne qu'un ordre dans le plan vertical mais la trajectoire de l'avion dans le plan horizontal devra néanmoins être suivie sans les FD.
Une fois la manœuvre d'évitement terminée, message audio CLEAR OF CONFLICT, l'équipage devra retourner à son altitude de vol préalablement assignée et réenclencher les automatismes.
Le PM fera une annonce radio du type "Control from XXX, clear of conflict, resuming flight level XXX").
Un déclenchement RA fera systématiquement l'objet d'un Airprox et d'un rapport de l'équipage.
Il existe maintenant sur certains avions le système AP/FD TCAS où la manœuvre d'évitement est automatiquement effectuée par le pilote automatique (s'il est enclenché). Un complément d'information sera dispensé si cet équipement est un jour effectivement implémenté.
Risques de mauvaise interprétation
La référence (notre aéronef) pour l'affichage des intrus est mobile (comme les intrus), contrairement à l'image issue de la station radar fixe au sol dont dispose les contrôleurs. Ils disposent également du vecteur vitesse de chaque aéronef et donc leurs sens de déplacement).
En conséquence, l'affichage TCAS présente des cibles en mouvement relatif, induisant un risque d'interprétation fausse des trajectoires.
La situation la plus significative est celle de deux trafics dont les trajectoires se croisent à 90°.
Conclusion : vue d'écran réalisée avec l'A32NX version expérimentale "TCAS" sous FS2020 : Ce qui ne doit jamais arriver !
