Système ACARS

Tout d'abord, quelle est la signification de l'acronyme ACARS ? : ARINC Communication Addressing and Reporting System
(Système de communications codées entre avion et sol).

L'ACARS est un système permettant l'échange d'informations (sous forme numérique codée) entre l'avion et le sol par l'intermédiaire d'une liaison radio (VHF en priorité, SATCOM si VHF non dsponible^*).

Cet échange d'informations peut se faire automatiquement (c'est à dire sans intervention de l'équipage) ou sur demande de l'équipage

Sur la famille A320

• À bord, l'installation avion permet de traiter des messages sous forme numérique et de les émettre ou de les recevoir à l'aide d'un calculateur de gestion ACARS (MU), des interfaces avec les systèmes avions (FMGC, CFDS, AIDS, VHF 3 ou SATCOM) et des interfaces avec l'équipage (fonction ACARS du MCDU, imprimante
• Au sol, un réseau de transmission apte à recevoir les messages et à les acheminer avec la sécurité voulue, soit vers le site central de l'exploitant, soit du site central jusqu'à un avion déterminé et des programmes informatiques qui utilisent les données reçues des avions, ou élaborent des données à transmettre vers un avion tels que Régulation, Suivi de Maintenance, Surveillance Moteur, etc.
• L'utilisation qui est faite des données transmises est du ressort de l'exploitant et peut varier dans de très grandes proportions en fonction des compagnies

Le MU-ACARS formate les données reçues des périphériques en messages ACARS et les dirige soit automatiquement, soit après confirmation ou demande équipage via le MCDU, vers la VHF 3. Il décode les messages ACARS reçus et les dirige vers les systèmes appropriés. Il écoute le trafic ACARS et sélectionne la meilleure station sol utilisable en fonction des messages reçus ou du trafic entendu. Il assure la fiabilité de la transmission des messages par un processus d'accusé-réception et d'adressage aux stations sol. Il comprend un MODEM (modulateur/démodulateur) qui transforme les signaux digitaux en signaux analogiques transmis par la VHF.

Dès que l'avion est en portée VHF d'une station sol, le MU commande la VHF 3 qui transmet le message. Seule, cette VHF est utilisée pour les liaisons ACARS ; elle peut également être utilisée pour les communications en phonie.

Les interfaces avec l'équipage sont les MCDU, l'imprimante et l'ECAM qui affiche les messages MEMO et d'alarmes à l'E/WD via les SDAC et FWC.

Le calculateur de l'AIDS (DMU) fournit les données pour le suivi moteur et performance avion aux applications informatiques afférentes. Le calculateur du CFDS (CFDIU), alimente les applications de suivi de maintenance.

Plusieurs types d'application ACARS existent dont :

• PASS - THROUGH (Mode Transparent Automatique)
  • Transmettre au sol les messages CFDS, les alarmes ECAM, et les rapports AIDS de relevés pour suivis moteurs et APU. Les messages de panne équipement sont émis par l'équipement défaillant vers le CFDIU. En temps réel, le CFDIU émet ces messages :
  • - vers le MU ACARS qui les retransmet dans le réseau sol.
  • - vers l'imprimante si celle-ci a été programmée dans ce sens.
• Alarmes ECAM. Ces messages élaborés par le FWC sont transmis en temps réel :
  • - à l'ECAM pour présentation à l'équipage,
  • - au MU ACARS pour être relayés vers le sol.
  • - à l'imprimante si celle-ci a été programmée dans ce sens.
• Application PV (LOG, TIMES, CREW)
  • - Collecter toutes les données utiles du vol de façon à élaborer et transmettre un PV de vol.
  • - Les données peuvent être acquises automatiquement ou manuellement.
• POST FLIGHT REPORT - Ce rapport, élaboré par le CFDS, récapitule pour le vol concerné :
  • - les alarmes ECAM pour constituer la partie LAST LEG ECAM report.
  • - les messages de pannes CFDS pour constituer la partie LAST LEG report.
  • ---- À la coupure réacteurs ce rapport est transmis :
  • - au MU ACARS pour être relayé vers le sol.
  • - à l'imprimante de bord si celle-ci a été programmée dans ce sens.
• Rapport maintenance AIDS.
  Ces différents relevés de paramètres destinés à la maintenance et au suivi des moteurs et de l'APU émis par le MU AIDS sont transmis automatiquement, en temps réel ou en différé, vers le réseau sol et/ou l'imprimante.

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^* Le système de communication satellite (SATCOM) permet l'échange d'information entre l'avion et une station sol (Ground Earth Station- GES), via des satellites géostationnaires. Il fournit jusqu'à 6 canaux indépendants :

Un canal est réservé aux transmissions de données (ACARS).

Cinq canaux sont affectés aux conversations téléphonques (poste de pilotage ou cabine).

L'ACARS émet prioritairement par la VHF 3. Il bascule automatiquement vers le SATCOM quand la liaison VHF 3 n'est pas disponible.

Sur les avions récents, le système ACARS est devenu (ou peut devenir) un sous-système d'une unité de communications beaucoup plus générale et diversifiée :

Système ATSU - Air Traffic Service Unit

ATSU

Ce système d'information gère les transmissions de données et fournit à l'équipage les informations en provenance de la compagnie et de l'ATC ( Air Traffic Control).

Le système d'Information comprend essentiellement le calculateur ATSU (Air Traffic Service Unit) et deux écrans DCDU (Data link Control and Display Units)

L'ATSU gère :

• les communications AIR-SOL via le média approprié (SATCOM ou VHF data radio).
• l'échange d'information entre l'avion et
  • la compagnie, selon les applications AOC (Airline Operational Control) développées dans l'ATSU, ou
  • l'ATC (Air Traffic Control)
• l'affichage des informations, via le MCDU et le DCDU.
• l'alerte appropriée.
• Les fonctions ACARS sont comprises dans l'ATSU.

AOC - Airline Operational Control

Plusieurs types d'applications AOC (Airline Operational Control) sont disponibles :

• les applications AOC contenues dans les systèmes périphériques de l'ATSU (ACMS, CMS, FMS, CABIN TERMINAL)
• les applications AOC chargées dans l'ATSU. Les applications AOC sont propres à chaque compagnie et sont chargées dans l'ATSU.

Les applications AOC des périphériques en liaison avec l'ACARS sont accessibles via le MCDU :

(Liste non exhautive)

--- FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM (FMS)

A travers l'interface FMS il est possible d'accéder aux données suivantes :

• informations sur les Vents
• données Takeoff
• initialisation F-PLN
• rapport Pre-flight, post-flight et impression ACARS

--- CMS (Central Maintenance System)

L'interface avec le CMS permet la transmission vers la compagnie des données suivantes :

• rapport Post flight (transmission avion au sol) ou le rapport Current flight (en vol) lequel comprend :
  • Tous les messages de défaut détectés par les BITEs
  • Les warnings présentés à l'équipage pendant la dernière étape ou l'étape en cours.

Le rapport peut être transmis suite à une action équipage ou une demande du sol ou automatiquement.

• rapport Previous Flight (avion au sol)
• données du BITE d'un système (downlink manuel seulement) (avion au sol).
• messages Real-time failure et warning (en vol).
• rapport Classe 3 (au sol) contenant toutes les pannes de classe 3 détectées pendant la dernière étape. Le rapport peut être transmis par action équipage ou automatiquement.

---ACMS (Aircraft Condition Monitoring System)

L'interface avec l'ACMS fournit à l'ATSU les données des applications suivantes :

• monitoring performances avion,
• monitoring moteurs,
• monitoring APU.

Ces rapports DMU ACMS peuvent être transmis via ATSU :

• manuellement au sol ou en vol
• automatiquement en temps réel,
• par demande venant du sol ou par demande automatique de l'ATSU.

La gestion des communications peut aller « plus loin » avec le système :

CNS/ATM (Communications Navigation Surveillance/Air Traffic Management)

Le système CNS/ATM a été initié à partir des systèmes de Communications, Navigation et Surveillance développés pour fournir des méthodes de gestion du trafic (ATM).

Ces méthodes comprennent les communications Datalink entre équipages et contrôleurs, considérées comme étant le moyen primaire de communication au dessus des océans et des zones isolées.

Le système CNS/ATM actuel utilise les réseaux ACARS, essentiellement ARINC et SITA (ACARS pour la couverture mondiale). Les communications relatives à ces données sont gérées par l'ATSU (Air Traffic System Unit), et sont supportées par le SATCOM ou la VHF.

Le système CNS/ATM inclut les fonctions suivantes :

• AFN (ATS Facilities Notification ou plus communement LOGON)
• CPDLC (Controller Pilot Data Link Communications)
• ADS (Automatic Dependent Surveillance).

--- NOTIFICATION (AFN)

La Notification (AFN) ou (LOGON) avec le centre ATS est nécessaire pour informer l'ATC de la capacité de l'avion à communiquer en datalink , et pour échanger les informations d'adresses (Avion et ATC). La notification (logon) est initiée par l'équipage.

--- CPDLC (CONTROLLER PILOT DATA LINK COMMUNICATIONS)

Le CPDLC concerne les échanges de messages préformatés ou en texte libre. Tous les messages ATC, uplink venant de l'ATC ou downlink envoyé vers l'ATC transitent par le DCDU. (Data Control Display Unit)

MESSAGES UPLINK (ATC vers AVION)

Les catégories suivantes de messages peuvent être émises vers l'avion :

• Clairances (immédiates ou différées, vitesse, cap, altitude, offset, direct to, clairance de route ou contrainte etc...)
• Demandes de rapport (confirmation, rapport de position...)
• Demandes négociées (ex : Can you accept... ?)
• Messages d'information.

MESSAGES DOWNLINK (AVION VERS ATC)

Tous les messages doivent être affichés sur DCDU avant leur envoi. Ceci permet à l'équipage de visualiser le message exact qui sera présenté sur l'écran du contrôleur ATC.

Les catégories de message downlink suivantes peuvent être transmises :

1. Réponses aux messages ATC en utilisant les clés de fonctions du DCDU (WILCO, UNABLE, AFFIRM...).
2. Demandes de Clairance (vertical, lateral, speed).
3. Rapports (rapports quand une condition spécifique est rencontrée, rapport de position sur demande ATC ou à un séquencement de waypoint, confirmation immédiate).
4. Demande négociée (When can we expect...?)
5. Messages Emergency (PAN PAN PAN, MAYDAY MAYDAY MAYDAY)
6. Messages aditionnels.

-- ADS (AUTOMATIC DEPENDENT SURVEILLANCE )

La fonction ADS est normalement armée. Tant que l'ADS est armé, les centres ATC (jusqu'à 4 centres maximum) peuvent se connecter.

La connexion est à la discrétion des ATC et certains centres ATC n'utilisent pas cette fonction.

L'ATSU envoie les données de surveillance au centre ATC connecté.

Le contenu et la fréquence des rapports envoyés par l'ATSU sont définis par l'ATC, afin de satisfaire leurs besoins opérationnels selon les circonstances.

L'ADS est totalement automatique et transparent pour l'équipage.

GLOSSAIRE

• AIDS
  Aircraft Integrated Data System. La fonction principale de l'AIDS est de surveiller le fonctionnement de divers systèmes avions pour faciliter les travaux de maintenance.
• BITE
  Built In Test Equipment. La plupart des calculateurs possèdent un BITE. C'est un dispositif électronique permettant de détecter, localiser et mémoriser les pannes du système correspondant.
• CFDS
  Centralized Fault Display System. Le rôle du CFDS est de faciliter les tâches de maintenance en permettant, à partir du MCDU l'accès aux messages de panne et l'initialisation de tests spécifiques
• CFDIU
  Centralized Fault Display Interface Unit. Ce calculateur central dialogue avec le BITE de la plupart des systèmes de l'avion et reçoit les messages de panne de ces systèmes.
• DMC
  Display Management Computer (Générateur De Symboles). Trois calculateurs identiques acquièrent et traitent tous les signaux reçus des capteurs et calculateurs pour générer les images à afficher sur les PFD, ND,E/WD et SD. Chaque DMC possède deux voies indépendantes EFIS et ECAM, et peut commander simultanément un PFD, un ND et l'un ou l'autre des écrans ECAM (E/WD ou SD).
• DMU
  Data Management Unit. L'AIDS est composé d'une unité de gestion des données DMU et d'un enregistreur digital DAR (Digital AIDS Recorder). Le DMU collecte et traite divers paramètres qui sont ensuite stockés dans le DAR.
• EFIS
  (Electronic Flight Instrument System). Affiche principalement les paramètres de vol et les informations de navigation sur le PFD (Primary Flight Display, Écran de Pilotage) et le ND (Navigation Display, Écran de Navigation.
• ECAM
  Electronic Centralized Aircraft Monitor. Présente des informations sur l'E/WD (Engine/Warning Display), écran central supérieur et le SD (System Display), écran central inférieur : indications primaires réacteurs, quantité de carburant, position becs et volets, messages d'alarme et d'avertissement ou messages mémo, schémas synoptiques des systèmes avion ou messages status et informations de vol permanentes.
• FMGC
  Flight Management and Guidance Computer (Calculateur de gestion et de guidage du vol). Il est divisé en 2 parties principales : La partie Flight Management (FM) qui assure la navigation et commande des moyens de radio navigation, la gestion du plan de vol, la prédiction et optimisation des performances et la gestion de la visualisation ; La partie Flight Guidance (FG) qui assure la commande de l'Autopilot (AP), la commande du Flight Director (FD) et la commande de l'Autothrust (A/THR).
• FWC
  Flight Warning Computer (Calculateur D'Alarmes). Deux calculateurs identiques acquièrent des données pour la génération des messages d'alarme, des informations mémo, des alarmes sonores et des messages par voix synthétique directement depuis les capteurs ou les systèmes avion pour générer les alarmes rouges, via les SDAC pour les alarmes ambre. Les messages d'alerte élaborés par le FWC sont affichés sur les écrans ECAM. Leurs fonctions additionnelles sont les annonces radio altitude (callouts), l'annonce hauteur de décision et le calcul des incréments de distance et de vitesse d'atterrissage.
• MCDU
  Multipurpose Control and Display Unit (Boîtier de Contrôle et d'Affichage multifonctions). Interface entre l'équipage et la quasi totalité des systèmes.
• MU
  Management Unit. Calculateur de gestion de l'ACARS
• SDAC
  System Data Acquisition Concentrator (Calculateur D'Acquisition De Données). Deux ensembles identiques acquièrent des données. Ils les envoient ensuite aux 3 DMC pour l'affichage des pages systèmes et des paramètres moteur, ainsi qu'aux 2 FWC pour la génération des messages ECAM et des alarmes sonores.
• VHF
  Very High Frequency (Très Haute Fréquence). Système de radio-communication