L’approche et l’atterrissage sont parmi les phases les plus complexes d’un vol. Afin de permettre aux pilotes de voler le plus silencieusement possible, le Centre Aérospatial Allemand (DLR) a mis au point un nouveau système d’assistance de pilotage qui consiste en un écran dans le poste de pilotage pour montrer aux pilotes exactement quelles mesures doivent être prises pour une approche plus silencieuse. Le système est actuellement testé avec des chercheurs de l’Empa à l’aéroport de Zurich.
Du 9 au 13 septembre 2019, le DLR mène un projet de recherche avec la Fondation suisse SkyLab et l’Empa pour tester le nouveau système, LNAS (« Low Noise Augmentation System »), à bord d’un avion de recherche A320 du DLR en approche de l’aéroport de Zurich. Pour les essais en vol, le LNAS a été étendu par une nouvelle procédure d’approche pour des vols en descente continue optimisés et équipé d’un nouvel algorithme de haute précision pour permettre une approche aussi économe en énergie et silencieuse que possible.
La procédure d’approche optimisée sera testée sur la base d’environ 70 approches sur la piste 14 (approche nord en provenance d’Allemagne). « Nous avons besoin de ce nombre d’approches similaires afin d’obtenir une vaste base de données sur le fonctionnement du LNAS », explique Fethi Abdelmoula de l’institut « Institute of Flight Systems Technology » du DLR. Le systeme sera testé du point de vue de son aptitude à la mécanique de vol ainsi que du point de vue des 25 pilotes des compagnies aériennes. Un pilote d’essai du DLR est toujours assis dans le poste de pilotage en tant que pilote de sécurité. Une équipe de scientifiques accompagne les essais en vol à bord et surveille le fonctionnement du système.
À quel point l’atterrissage sera-t-il plus silencieux?
A l’aide de sept stations de mesure du bruit le long de l’axe d’approche, des chercheurs du laboratoire Acoustique et Réduction du Bruit de l’Empa enregistrent les survols. Lors de chaque approche, la configuration de l’avion est enregistrée, c’est-à-dire la puissance des moteurs, la position des volets d’atterrissage, les aérofreins et le train d’atterrissage. Toutes ces données sont intégrées dans le programme de simulation de bruit sonAIR développé à l’Empa. A l’aide du programme, la pollution sonore causée par le vol peut être modélisée sur l’ordinateur et affichée pour des emplacements individuels au sol. Des cartes de bruit détaillées sont ensuite produites à partir des données de simulation, documentant les effets du système d’assistance du LNAS dans la région entourant l’aéroport et montrant les différences avec les approches conventionnelles. «sonAIR a été spécialement développé pour l’optimisation du bruit dans les procédures d’approche et de départ», explique Jean-Marc Wunderli, chef du laboratoire. «Le projet avec le DLR et SkyLab nous donne l’opportunité de comparer la pollution sonore de notre simulation avec les données réelles des sept stations de mesure et de vérifier la qualité de nos calculs.»
Réduire le nombre de valeurs acoustiques aberrantes
«Les conditions en constante évolution telles que le vent et le poids en vol rendent très complexe le vol précis des profils verticaux d’une procédure d’approche silencieuse», explique Jens Heider, pilote d’essai du DLR, assis dans le cockpit de l’A320 pendant les essais en vol. Afin de pouvoir atterrir le plus silencieusement possible, un bilan énergétique optimal pendant l’approche est essentiel. Le LNAS indique au pilote intuitivement et en un coup d’œil sur l’écran les moments optimaux pour régler les volets d’atterrissage et le moment pour sortir le train le plus tard possible. «Si le pilote agit selon ces spécifications, l’approche peut être effectuée à partir de l’altitude de croisière jusqu’à l’altitude de stabilisation de 1000 pieds au-dessus du sol avec un minimum de bruit et la consommation de carburant la plus basse possible», résume Abdelmoula.
«Une descente en neutre serait optimale, comme pour un planeur», explique Martin Gerber, chef de projet et initiateur du développement du LNAS. «Avec l’aide du système d’assistance, nous voulons réduire le nombre d’approches énergétiquement sous-optimales et fournir aux pilotes les informations nécessaires d’une manière intuitive et compréhensible.» Les principes physiques de base ne peuvent pas être modifiés, mais le nombre d’approches acoustiquement défavorables peut certainement être réduit.
Les résultats des essais en vol évalués à Zurich sont attendus au printemps 2020. A moyen terme, le LNAS doit être mis en œuvre en tant que solution industrialisée dans le système de gestion de vol des avions réguliers. Les signes sont bons pour montrer que les solutions innovantes développées dans le cadre de ce projet pourront voler dans le monde entier.
Le système d’assistance au pilotage LNAS
Dans le cadre d’un projet de recherche de trois ans initié par la Fondation suisse SkyLab, l’Empa et le Centre Aérospatial Allemand (DLR) ont développé le système d’assistance au pilotage LNAS (« Low Noise Augmentation System ») pour l’approche en descente continue. Le projet est soutenu par l’Office fédéral de l’aviation civile (OFAC), l’Office des transports de la Direction économique du canton de Zurich et l’Office fédéral de l’environnement (OFEV).
Les autres organisations concernées sont Skyguide, responsable des vols d’essai cette semaine, l’aéroport de Zurich pour le soutien et la coordination des approches, 25 pilotes de Swiss Airlines, Edelweiss, Condor et Lufthansa, qui testent le nouveau système, les Forces aériennes suisses, qui stationnent temporairement les avions de recherche à Dübendorf, et Swissport, qui assure le soutien technique.
SkyLab est une fondation fondée en 2016 pour promouvoir l’utilisation scientifique des plates-formes aériennes en Suisse. SkyLab coopère avec le Parc suisse de l’innovation de Zurich via le Space Hub de l’Université de Zurich (UZH). SkyLab, en collaboration avec l’UZH, a lancé les vols réguliers de recherche en apesanteur depuis l’aéroport de Dübendorf.
L’A320 est équipé du nouveau système d’assistance au pilotage de l’aérodrome de Dübendorf. Photo : Empa
