Instrument landing system - Définition
Généralités
L'ILS (Instrument Landing System) est le moyen de radio-navigation le plus précis utilisé pour l'atterrissage en IFR.
Il comprend 2 éléments :
- un localizer qui fournit l'écart de l'avion par rapport à l'axe de la piste ;
- un glide path qui fournit l'écart de l'avion par rapport à la pente nominale d'approche (le plus souvent 3 degrés).
Ces deux informations sont fournies soit sous forme d'aiguilles sur un indicateur VOR ou mieux sur un plateau de route HSI, soit sous forme d'indexes (barres, triangles, ...) sur 2 échelles, l'une horizontale, l'autre verticale, situées de part et d'autre de l'horizon artificiel (classique ou EFIS).
Les faisceaux localizer et glide path étant très étroits et sensibles aux perturbations, leur interception doit toujours être validée à l'aide d'une autre source de navigation. Pour le localizer cela peut être réalisé à l'aide d'un VOR, ADF ou de la RNAV. Pour la validation du glide path, on utilisait un ou deux markers (balise à émission verticale très ponctuelle), de plus en plus souvent remplacés par un DME (Distance Measuring Equipment) dont l'avantage est de fournir une information de distance en continu. Le DME est le plus souvent co-implanté avec le glide path, donnant ainsi directement la distance au seuil de piste, ce qui est très pratique ; mais il arrive exceptionnellement qu'il soit implanté avec le localizer.
Un voyant lumineux et un signal sonore sont activés au passage de chacun des markers. L'information de distance DME est quant à elle fournie sur l'afficheur DME.
D'un point de vue pratique, l'utilisateur affiche une seule fréquence, celle du localizer, comprise dans la gamme VHF 108,0 - 111,95 Mhz. Les fréquences glide path et DME lorsqu'il existe sont dans des gammes de fréquences différentes (UHF) mais appariées à celle du localizer donc cela reste transparent pour l'utilisateur.
La portée certifiée est de 15 à 20 NM pour le localizer (30 à 50 NM en pratique) ; légèrement moins pour le glide path. Le DME d'un ILS, moins puissant qu'un DME en route peut néanmoins être reçu jusqu'à 50 voire 100 NM.
Avantages de l'ILS :
- très grande précision
- sous certaines conditions (dégagement des aires critiques, séparations accrues entre avions, secours électrique, balisage spécifique, ...), permet de réaliser des atterrissages automatiques et donc de se poser avec des visibilités très faibles.
Inconvénients de l'ILS :
- sensible aux perturbations des faisceaux électriques (par véhicule ou avion au sol ou avion en vol)
- existence occasionnelle de faux axes par réflexion du faisceau sur un relief
- faisceaux étroits nécessitant une aide pour la capture.
Localizer
Le localizer est constitué par un ensemble d'antennes situées après le bout de la piste qui émettent une porteuse VHF entre 108 et 112 MHz, première décimale impaire (111,75 MHz pour la piste 26 à Orly par exemple).
Elle est modulée par 2 basses fréquences l'une à 90 Hz et l'autre à 150 Hz. À droite de l'axe de la piste, le taux de modulation du 150 Hz est supérieur à celui du 90 Hz et inversemment à gauche de l'axe. La différence de taux permet d'en déduire un écart qui est affiché sur le récepteur de bord.
Il s'ajoute une modulation à 1020 Hz qui transmet le code Morse d'identification de la station correspondant généralement à 2 ou 3 lettres de l'alphabet (OLW pour la piste 26 à Orly par exemple) transmis au moins 6 fois par minute.
Le diagramme de rayonnement est ouvert d'environ 35° dans le plan horizontal et 7° dans le plan vertical. Il est à noter que la zone de guidage linéaire ne couvre quant à elle qu'une ouverture maximum de ± 5° autour de la position d'axe .
Ce système est sensible aux multi-trajets (réflexions, diffractions ...). Pour réduire le phénomène la plupart des ILS sont bi-fréquence (deux fréquences VHF très proches). Une fréquence VHF pour le guidage dans l'axe de piste (appelé Directif) et une fréquence pour la couverture dans le plan horizontal (appelé Clearance). Le récepteur de bord effectue la capture du signal le plus fort.
Glide Path
Le glide path est constitué par un ensemble d'antennes situées à 120 m sur le coté de la piste, près du seuil, qui émettent une porteuse UHF entre 328,65 et 335,40 MHz appariée à la fréquence du localizer.
Elle est modulée par 2 basses fréquences l'une à 90 Hz et l'autre à 150 Hz. Au-dessous du plan de descente, le taux de modulation du 150 Hz est supérieur à celui du 90 Hz et inversemment au-dessus du plan. La différence de taux permet d'en déduire un écart qui est affiché sur le récepteur de bord.
Ils assurent un plan de descente réglable et généralement de l'ordre de 3° (entre 2,5 et 3,5).
Le diagramme de rayonnement est ouvert d'environ 16° dans le plan horizontal et 7° dans le plan vertical.
Le faisceau du glide n'est plus exploitable à partir de 15m (50ft). Pour les atterissage automatiques l'avion est guidé par les informations de la radiosonde et du vario.
Markers
Les markers sont des radiobalises (NDB ou Non Directional Beacon) à émission verticale placées sur la trajectoire finale des avions qui émettent à 75 MHz. Ils sont peu à peu remplacés par des DME appariés à la fréquence du localizer.
Historiquement, aux pionniers du vol aux instruments tels que Gaston Génin, un opérateur radio transmettait depuis le sol en Morse 2 fois la lettre Z lorsqu'il les entendait survoler le terrain dans la brume. Ils savaient alors qu'ils pouvaient entamer leur procédure d'approche.
L'outer marker situé à environ 8 km du seuil est modulé à 400 Hz, il allume un voyant bleu dans le cockpit et émet une tonalité Morse de 2 traits par seconde ( - - ).
Le middle marker situé à environ 1 km du seuil est modulé à 1300 Hz, il allume un voyant orange dans le cockpit et émet une tonalité Morse de 2 fois 1 trait et 1 point ( - * - * ), mais 1 trait et 1 point par seconde ( - *).
L'inner marker situé à environ 100 m du seuil est modulé à 3000 Hz, il allume un voyant blanc dans le cockpit et émet une tonalité Morse de 6 points par seconde ( * * * * * * ). Il n'y a pas d'inner marker implanté sur les aérodromes Français.
Ce genre de balises n'est plus installée en France, et est remplacé par l'usage des DME ATT.