Le (TCAS) () également appelé ACAS (« ») selon l'OACI, est un instrument de bord d'avion destiné à éviter les collisions en vol entre aéronefs. L'Organisation de l'aviation civile internationale le prescrit pour les avions de plus de ainsi que pour ceux qui sont autorisés à transporter plus de . Le TCAS est un système actif, contrairement au qui est un système passif d'évitement de collision d'usage dans l'aviation générale, conçu en application de ces prescriptions.
Son rôle est de détecter les aéronefs environnants s'ils sont équipés de transpondeur (ce n'est pas un radar, il ne détecte pas un avion sans transpondeur ou transpondeur coupé), d'alerter l'équipage d'un risque de collision (TCAS génération I et au-dessus) et de générer pour les modèles les plus sophistiqués (TCAS et au-dessus) le cas échéant des alarmes et des ordres de manœuvre d'évitement dans le plan vertical (montée/descente : TCAS et au-dessus) et/ou horizontal (TCAS et au-dessus, non implémenté à l'heure actuelle).
Historique La recherche pour mettre au point des systèmes d'évitement de collision en vol avait commencé dans les années 1950. Une suite d'accidents tragiques, causés par des collisions en vol, a conduit la FAA () — Administration Fédérale de l'Aviation américaine — à prendre des décisions. Parmi ces accidents tragiques, on note : 1956 : collision aérienne du Grand Canyon entre les vols United Airlines 718 et TWA 2 ; 1960 : collision aérienne de New York entre les vols United Airlines 826 et TWA266 ; 1978 : collision aérienne de San Diego entre un et un .
Implantation thumb|Indicateur TCAS et IVSI Pour les TCAS type (installés dans les avions de ligne), le système est composé : D'un calculateur chargé d'élaborer les informations de trafic et d'alerte ; D'un ensemble d'au moins deux antennes directionnelles (une située au-dessus, l'autre au-dessous de l'avion) fonctionnant en UHF (Émission : — Réception : ) ; D'un boîtier de commande couplé au transpondeur ; D'un générateur de message audio et visuel (affichage). Dans les avions munis d'un glass cockpit (écrans numériques), l'affichage du TCAS peut être intégré dans le ND () et affichera le cas échéant des informations de résolution de trafic (RA) dans le PFD (). Dans les cockpits plus anciens et les avions équipés d'instruments mécaniques, l'indicateur de vitesse verticale instantanée (IVSI) est remplacé par un instrument électronique semblable, intégrant le TCAS (image ci-contre).
Fonctionnalités Le TCAS est un système interrogatif et coopératif, qui questionne les transpondeurs des avions proches sur la fréquence . L'avion interrogé répond ensuite sur la fréquence et entamera si nécessaire un dialogue avec le TCAS s'il est lui-même équipé du même système (TCAS et au-dessus), ce afin de coordonner les actions indiquées aux pilotes en cas de risque de collision.
Le TCAS interroge toutes les secondes environ tous les avions équipés de transpondeur mode A, C ou S (allumé) dans sa zone de détection (un cercle de de rayon). En fonction des réponses des transpondeurs des trafics détectés, le calculateur détermine la position de ceux-ci en deux (transpondeur Mode A sans report d'altitude) ou trois dimensions (transpondeur Mode C avec report d'altitude ou Transpondeur Mode S ou ADS-B). Il est capable d'interroger et suivre plus de simultanément et d'en afficher jusqu'à 30.
Le type d'information affiché et le cas échéant de message généré par le TCAS dépend de la position et de la distance du trafic détecté par rapport à l'avion dans le plan vertical et horizontal. vignette|Principe du TCAS Pour ce faire, le calculateur intègre autour de l'avion plusieurs volumes de surveillance et/ou de protection (image ci-contre), volumes dont la taille est dépendante de la vitesse de l'avion ( de vol, de vol, entre 4 et , jusqu'à ) et de la distance verticale (de à pour les deux premiers volumes). Un avion détecté dans le premier volume (Autre Trafic/Trafic proche) ne génère pas d'alerte sonore. Un symbole est affiché à titre d'information sur l'indicateur (ND) : un losange évidé blanc ou bleu (autre), un losange plein blanc ou bleu (proche) si la distance du trafic est ou verticalement). Si le trafic est équipé d'un transpondeur avec report d'altitude ( ou ), un nombre (distance verticale entre les deux aéronefs) suivi d'une flèche (en montée/descente) est également affiché en regard du symbole. En cas d'entrée d'un trafic dans le deuxième volume (Intrus), une alerte appelée « » (TA) est émise afin d'informer le pilote de la présence d'un autre avion à proximité, mais ne représentant pas un danger immédiat. Elle comporte un symbole spécifique (cercle plein orange), une annonce vocale dans le poste de pilotage « », mais le TCAS ne suggère pas de manœuvre d'évitement. vignette|Affichage TCAS sur Navigation Display (ND).Si la collision semble imminente (entre 15 et de vol et/ou une distance verticale de ) et qu'elle nécessite une intervention du pilote (Menace), une alerte appelée « » (RA) est émise indiquant l'avion concerné et signale l'action à effectuer sans délai par le pilote : éviter l'autre trafic, à savoir maintenir la trajectoire actuelle, monter ou descendre et surveiller la vitesse verticale. Un carré plein rouge s'affiche sur le ND. Une annonce vocale indique la manœuvre à effectuer (à titre d'exemple : « », voir tableau), ainsi qu'une consigne de résolution : un ordre de montée ou de descente. Cela est affiché sur l'IVSI ou le PFD sous la forme d'un secteur vert (gamme de vitesses verticales à atteindre) et rouge (gamme de vitesse verticales à éviter impérativement). Si l'avion intrus est également équipé d'un TCAS (transpondeur mode S), les deux systèmes vont coordonner leurs manœuvres d'évitement dans le plan vertical. Le TCAS indique à un avion de monter et à l'autre de descendre, ce qui augmente considérablement la distance verticale entre les deux appareils. Afin de privilégier des ordres de résolution cohérents (exemple : ne pas donner un ordre de descente si l'avion est proche du sol), les calculateurs reçoivent des informations sur les phases de vol, position des volets, position du train. Quand l'alerte est terminée, le système annonce ().
Types de messages d'avis de trafic ( (TA)) et d'avis de résolution ( (RA)) TypeMessage vocalSignificationAction requiseTATraffic; traffic.Aéronef (l'intrus) à proximité (horizontale et verticale).Essayer d'établir le contact visuel, et se tenir prêt à une manœuvre d'urgence si une alerte RA se déclenche.RAClimb; climb.L'intrus va passer en dessous.Monter à une vitesse de 1500–2000 pieds/minRADescend. Descend.L'intrus va passer au-dessus.Descendre à une vitesse de 1500–2000 pieds/minRAIncrease climb.L'intrus va passer juste en dessous.Monter à une vitesse de 2500 – 3000 pieds/min.RAIncrease descent.L'intrus va passer juste au-dessus.Descendre à une vitesse de 2500 – 3000 pieds/min.RAReduce climb.L'intrus devrait passer bien en-dessous.Monter avec un taux de montée moins élevé.RAReduce descent.L'intrus devrait passer bien au-dessus.Descendre avec un taux de descente moins élevé.RAClimb; climb now.L'intrus qui devait passer au-dessus va passer en-dessous.Passer d'une descente à une montée.RADescend; descend now.L'intrus qui devait passer en-dessous va passer au-dessus.Passer d'une montée à une descente.RAMaintain vertical speed; maintain.L'intrus sera évité si la vitesse verticale actuelle est maintenue.Maintenir la vitesse verticale de l'avion à son niveau actuel.RALevel off, level off.L'intrus est suffisamment éloigné.Stabiliser l'altitude.RAMonitor vertical speed.Intrus à proximité mais les trajectoires actuelles permettent l'évitement.Maintenir le niveau de vol actuel.RACrossing.Passage dans le même niveau de vol que l'intrus. Généralement associée à une autre RA.Agir en fonction de la RA associée.CCClear of conflict.Plus de conflit.Retour au plus tôt à l’altitude de vol requise par le contrôle aérien.
Le calculateur reçoit également en entrée des informations externes (position des volets, contacteur de train, alarme cisaillement de vent, avertisseur de décrochage) lui permettant d'inhiber certains de ses messages de résolution (RA) lorsqu'il est près du sol ou près de son plafond pratique, de manière à privilégier les ordres de résolution cohérents (éviter de donner un ordre de descente près du sol par exemple) ou pour éviter de générer de fausses alertes en approche avec d'autres avions au sol. Les messages TCAS sont inhibés également en cas d'alerte WINDSHEAR () ou GPWS (), alertes qui sont prioritaires.
Outre le TCAS , on citera également un système passif, comme le PCAS (, ), qui ne fait qu'écouter les émissions transpondeur des autres appareils, sans émettre. Ce système portable est typiquement utilisé dans l'aviation générale (principalement les avions d'affaires) et ne fait qu'indiquer qu'un appareil est situé à proximité, afin de permettre une détection visuelle de l'intrus par l'équipage.
Contrôle au sol et TCAS Bien que le système cause parfois de fausses alertes, les pilotes ont maintenant l'instruction stricte de considérer tous les messages TCAS comme des alertes réelles nécessitant une intervention immédiate. La règlementation de l'Administration fédérale de l'aviation américaine et des autorités de la plupart des autres pays précise qu'en cas de différence entre les instructions du TCAS RA et du contrôle du trafic aérien (ATC), le TCAS RA a toujours la priorité.
La collision d'Überlingen, en 2002, a été en partie provoquée par des ordres contraires du contrôleur de vol et des TCAS des appareils ; un des appareils suivant son TCAS, l'autre appareil suivant les instructions du contrôle au sol, contraires à ceux de son TCAS Rapport d'accident, sur airdisaster.com.. Depuis l'accident, l'OACI préconise la prévalence des instructions du TCAS sur celles des contrôleurs aériens.
Situation légale dans le monde Juridiction (Organisme) Classification de l'aéronef Mode TCAS Date de l'obligation États-Unis (FAA) Tous les avions de transport commercial à turbines, avec plus de 30 sièges passagers (ou MTOW supérieure à 33 000 livres (~)) TCAS Europe (EUROCONTROL) Tous les avions de transport commercial à turbines, avec plus de 30 sièges passagers (ou MTOW supérieure à ) European ACAS II Mandate, sur eurocontrol.int. TCAS Europe (EUROCONTROL) Tous les avions de transport commercial à turbines, avec plus de 19 sièges passagers (ou MTOW supérieure à ) ACAS (= TCAS Version 7.0) Europe (EUROCONTROL)Obligation de mettre à jour à la version 7.1TCAS version 7.1 Australie (CASA) Tous les avions de transport commercial à turbines, avec plus de 30 sièges passagers (ou MTOW supérieure à ) Explanatory Statement regarding TCAS for CASA, sur casa.gov.au. TCAS Hong Kong, Chine (CAD) Tous les avions à Hong Kong munis de plus de 9 sièges passagers (ou MTOW supérieure à ) Airworthiness Notice No. 24, sur cad.gov.hk. TCAS Version 7.0
Exemple de fonctionnement de TCAS Dans cette vidéo, le TCAS a fonctionné en phase de l'approche d'un Airbus A330 de (vol SWR064), avant l'atterrissage sur l'aéroport international de Miami. La cause était une vitesse excessive d'un avion après son décollage, qui a provoqué un risque de collision :
TCAS (46s) : (message vocal TA).Copilote, voix tremblante : [C'est le] (C'est vous qui contrôlez l'appareil (confirmation). [Moi, en observation (contact visuel)]).Commandant : (Oui, c'est moi qui contrôle. [Il s'agit du] TCAS (confirmation).)Copilote : ([Un avion] est en train de montrer avec un taux plus élevé, c'est bien [identifié].)Commandant : ([Sa] vitesse verticale [est] à par minute, c'est au-dessous.).Aiguilleur du ciel (en entendant ces conversations) : (American Airlines vol 2219, réduisez la vitesse jusqu'à )AAL2219 : 210.Copilote (1m15s) : (Conflit résolu.)Commandant : (confirmation).