Brevet FR3037391A1 — publié le 20161216

La présente invention concerne un avion équipé d'un système avionique de radionavigation. Un système avionique de radionavigation d'un avion comprend un instrument de radionavigation généralement appelé VOR comme VHF Omnidirectional Range. Une station émettrice au sol 1 (voir Fig. 1) émet un signal de balise SB sur une porteuse qui est modulée en amplitude par un premier signal de modulation lui-même modulé en fréquence par un second signal de modulation synchrone avec le nord magnétique. Lorsqu'un avion 2 reçoit un tel signal de balise SB, il est possible de déterminer la radiale d'émission R de la station émettrice 1 sur laquelle ledit avion 2 est situé (voir encart de la Fig. 1). Un tel instrument de radionavigation 10 est généralement constitué d'une antenne 11 (voir Fig. 2), d'une unité réceptrice 12 prévue pour démoduler le signal de balise SB reçu de ladite antenne 11 et pour afficher la direction de vol de l'avion par rapport au nord magnétique, ainsi qu'un câble coaxial 13 reliant ladite antenne 11 audit récepteur 12. La bande de fréquences de fonctionnement est 108-118 MHz : plus exactement de 108 MHz à 112 MHz, tous les 1/10 de MHz pairs pour une approche de l'avion sur un aéroport et de 112 MHz à 188 MHz pour la navigation en route. Sur de nombreux avions de transport civil, l'antenne VOR 11 est placée en haut de la dérive 2a alors que l'unité réceptrice 12 dudit instrument de radionavigation 10 de type VOR est située dans la baie avionique 2b de l'avion 2. Le câble coaxial 13 qui relie cette antenne 11 à cette unité réceptrice 12 peut être assez long, par exemple 40 à 70 mètres en fonction du type d'avion considéré. Cela peut représenter une masse comprise entre 5 et 10Kg. De plus, cette relativement grande longueur du câble coaxial 13 peut entraîner une importante atténuation du signal de balise SB à l'entrée de l'unité réceptrice 12, pouvant affecter les performances de cette unité réceptrice 12. De plus, l'antenne 11 étant placée en haut de la dérive 2a, cette antenne est difficile d'accès, ce qui accroît les temps et les coûts d'intervention, que ce soit lors de l'assemblage de l'avion ou lors d'opérations de maintenance pendant son exploitation. Pour résoudre ces différents problèmes, on a cherché un autre emplacement pour l'antenne 11 de cet instrument de radionavigation 10 de type VOR. De manière générale, les difficultés liées à la recherche d'un emplacement pour les antennes d'avion sont, d'une part, les difficultés de respect des distances entre antennes pour éviter les interférences lorsque le nombre d'antennes augmente et, d'autre part, la nécessité de prendre en compte certaines contraintes relatives à la structure de l'avion, 3037391 2 notamment la nécessité d'avoir un bon plan de masse en regard de l'antenne et la nécessité d'éviter les masquages, par la structure de l'avion, des signaux émis ou reçus par l'antenne. Le but de la présente invention est de prévoir un système avionique de 5 radionavigation qui résolve les différents problèmes soulevés ci-dessus. A cet effet, la présente invention est basée sur la constatation que le système de radionavigation d'un avion comporte généralement aussi un second instrument de radionavigation 20 qui est lui-même constitué d'une antenne 21 et d'une unité réceptrice 22. Comme on le verra ci-dessous, l'unité réceptrice 22 est opérationnelle 10 dans la bande VHF du premier instrument de radionavigation 10. Ce second instrument peut être l'instrument appelé "Localizer" ou LOC qui sert à guider horizontalement l'avion en approche sur l'axe d'une piste d'atterrissage. La fonction de ce Localizer est intégrée dans le récepteur, dit MMR (Multi Mode Receiver : récepteurs multimode), ou dans le système d'instrumentation pour 15 l'atterrissage (ILS : Intrumented Landing System). Le fonctionnement de ce second instrument de radionavigation 20 du type LOC est le suivant. Une balise 4 (voir Fig. 3) située à la fin d'une piste d'atterrissage 5 émet un signal radiofréquence B constitué d'une porteuse modulée en amplitude par une première fréquence, par exemple 90Hz, pour un premier lobe 6a du signal modulé 20 situé à droite de l'axe piste et par une seconde fréquence, par exemple 150 Hz, pour un second lobe 6b du signal modulé situé à gauche de l'axe de la piste. La fréquence de la porteuse est dans la bande de fréquences VHF comprise 108,1 MHz - 111,95 Mhz en des canaux tous 1/10ème de MHz impairs. Pour recevoir ces signaux de balise 6a, 6b, l'avion 2 comporte une antenne 20 25 qui est généralement située dans son radôme 2c et est donc relativement proche de la baie avionique 2b. Ce second instrument de radionavigation peut également être un récepteur de messages VDB (VHF Data Broadcast) d'un système GBAS (Ground Based Augmentation System) utilisé dans les approches de précision de type GLS. 30 Ce second instrument de radionavigation peut également coupler un récepteur de messages VDB et un "localizer" LOC. Dans ce cas, la bande fréquence de fonctionnement de l'antenne 21 est 108-118 MHz qui est divisée en deux : - de 108 à 112 MHz pour la fonction LOC et, - de 108 à 118 Mhz pour la fonction VDB. 3037391 3 Selon la présente invention, ledit premier instrument de radionavigation 10 utilise, en tant qu'antenne, l'antenne 21 dudit second instrument de radionavigation 20. En l'occurrence, l'instrument de radionavigation VOR utilise, en tant qu'antenne VOR, l'antenne de l'instrument de radionavigation LOC et/ou l'antenne de réception de 5 messages VDB. Ainsi, le nombre d'antennes sur l'avion est diminué. Il en résulte une diminution substantielle du poids, compte tenu du poids de l'antenne et de son support et du câble coaxial la reliant à la baie avionique. De plus, il est possible d'utiliser des câbles coaxiaux moins performants en termes de pertes et donc d'atténuation du signal 10 radiofréquence mais qui sont plus légers. La procédure de maintenance est simplifiée car il n'y a plus besoin d'accéder à l'antenne en haute de la dérive de l'avion. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de 15 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : La Fig. 1 est une illustration du fonctionnement d'un premier instrument de radionavigation du type VOR, La Fig. 2 est une vue d'un avion selon l'état de la technique équipé d'un système 20 de radionavigation avec un premier instrument et son antenne propre ainsi qu'un second instrument et son antenne propre, La Fig. 3 est une illustration du fonctionnement d'un second instrument de radionavigation du type LOC, La Fig. 4 est une vue d'un avion selon la présente invention équipé d'un système 25 de radionavigation avec un premier instrument et un second instrument ayant une antenne commune, et Les Figs. 5a et 51) sont des modes de réalisation d'un système de radionavigation selon la présente invention. A la Fig. 4, on voit un avion 2 qui comporte, dans sa baie avionique 2b, une 30 unité réceptrice 12 d'un premier instrument de radionavigation du type VOR (VHF Omnidirectional Range) susceptible de recevoir un signal de balise SB, de le démoduler et de déterminer la radiale d'émission R de la station émettrice 1 sur laquelle ledit avion 2 est situé (voir encart de la Fig. 1). Egalement dans la baie avionique 2b, se trouve une unité réceptrice 22 du type LOC susceptible de recevoir 3037391 4 un signal de balise B pour guider horizontalement l'avion 2 en approche sur l'axe d'une piste d'atterrissage. L'unité réceptrice 22 est reliée, par un câble coaxial 23, à une antenne 21 qui est appropriée pour la fonction LOC ainsi que la fonction de réception de messages VDB. Elle est prévue pour fonctionner dans la bande fréquence 5 VHF de 108 MHz à 118 MHz . Selon la présente invention, l'unité réceptrice 12 dudit premier instrument de radionavigation utilise, en tant qu'antenne, l'antenne 21 dudit second instrument de radionavigation 20. Bien qu'étant dans la même bande de fréquences, les signaux de balise SB et B 10 ne sont pas émis strictement à la même fréquence. Les signaux de balise B sont émis par la balise 4 selon deux lobes 6a et 6b. Par contre, les signaux de balise SB sont émis omnidirectionnellement et l'unité réceptrice 12 qui, dans l'état de la technique, fonctionne avec une antenne omnidirectionnelle, s'accommode très bien d'une antenne telle que l'antenne 21. 15 On a représenté un premier mode de réalisation de l'invention à la Fig. 5a. On y voit une antenne 21, du type LOC, qui est reliée, via un câble coaxial 23, à l'entrée d'un diviseur 30 dont les sorties sont respectivement reliées à une unité réceptrice 12 du type VOR et à une unité réceptrice 22 du type LOC. Le diviseur 30 est par exemple du type Wilkinson prévu pour fonctionner dans la bande de fréquence 108-118 MHz. 20 On a représenté un second mode de réalisation de l'invention à la Fig. 5b. On y voit une antenne 21, du type LOC, qui est reliée à l'entrée 31e d'un diviseur (splitter) 31 qui duplique le signal reçu par l'antenne 21 sur chacune des sorties 31sa et 31sb du diviseur 31. Le diviseur 31 peut être extérieur à l'antenne ou encore être intégré à l'antenne. 25 Ces sorties 31sa et 31sb sont respectivement reliées, via des câbles coaxiaux 23a et 23b, aux entrées de diviseurs 32a et 32b. Les sorties du diviseur 32a sont respectivement reliées à une unité réceptrice 12a du type VOR et à une unité réceptrice 22a du type LOC. De même, les sorties du diviseur 32b sont respectivement reliées à une unité réceptrice 12b du type VOR et à une unité réceptrice 22b du type 30 LOC. Les diviseurs 32a et 32b sont par exemple du type Wilkinson. REVENDICATIONS1) Avion équipé d'un système avionique de radionavigation, ledit système comportant un premier instrument de radionavigation (10) pour déterminer la radiale d'émission d'une station émettrice (1) sur laquelle ledit avion (2) est situé, ledit premier instrument (10) comportant une unité réceptrice (12) d'un signal (SB) émis par ladite station émettrice (1) dans une bande de fréquences VHF, ainsi qu'une antenne, et un second instrument de radionavigation (20) pour une aide au guidage horizontal dudit en avion en approche sur l'axe d'une piste, ledit second instrument de radionavigation (20) comportant une unité réceptrice (22) d'un signal (B) émis au sol dans la même bande de fréquences VHF, et une antenne (21), caractérisé en ce que l'unité réceptrice (12) dudit premier instrument de radionavigation (10) utilise, en tant qu'antenne, l'antenne (21) dudit second instrument de radionavigation (20). 2) Avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier instrument de radionavigation (10) est du type VOR et le second instrument de radionavigation (20) est du type LOC. 3) Avion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier instrument de radionavigation (10) est du type VOR et le second instrument de radionavigation (20) est du type réception de messages VDB. 4) Avion selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne (21) dudit second instrument de radionavigation (20) est reliée à l'entrée d'au moins un diviseur de puissance (30; 32a; 32b) dont les sorties sont respectivement reliées à l'entrée de l'unité réceptrice (12; 12a ; 12b) dudit premier instrument de radionavigation (10) et à l'entrée de l'unité réceptrice (22; 22a; 22b) dudit second instrument de radionavigation (20).