Tout ce qu'il y a à savoir sur les antennes de communication à bord des avions

Au moment où vous parcourez ces lignes, il y a au dessus de vous plus de 10 000 avions qui sillonnent les cieux à travers le monde, avec des provenances et des destinations les plus différentes possibles. Chaque jour, on compte plus de 100 000 vols au total, équivalent à au moins un décollage chaque seconde qui passe. Le ciel est de plus en plus dense, les avions volent de plus en plus proches les uns des autres, et tous ont besoin d'une sécurité maximale. Il faut donc être en mesure de garantir une communication synchronisée, non seulement entre les avions eux mêmes, mais aussi entre les avions et les stations de contrôle au sol qui s'assurent de la bonne gestion du trafic aérien. C'est la raison pour laquelle nous consacrons cet article à ces travailleurs de l'ombre qui, dans les coulisses, guident, suivent et accompagnent tous les avions d'un point A vers un point B du globe à tout moment souhaité.

Découvrez comment les antennes assurent efficacement les fonctions de sécurité, de surveillance, de navigation, jusqu'à leur ouverture sur la connectivité en vol, témoins de cette amitié de longue date entre l'aéronautique et les technologies de la communication. Attachez vos ceintures, préparez vous pour le décollage, et explorez avec nous le monde invisible mais indispensable des antennes à bord des avions.

Les débuts dans l'aviation et l'évolution des antennes

Les antennes à bord des avions ont connu une évolution très significative au fil des années. Non seulement leur nombre a augmenté, mais aussi, la technologie utilisée et leur efficacité ont grimpé d'un cran. Les plus anciennes sont surtout les plus sollicitées et plus capitales, fournissant le minimum d'information pour une navigation sécurisée.
Les toutes premières étaient destinées à la communication radio. Ensuite, sont apparues les antennes associées aux systèmes de navigation par radio.
Dans les années 1940-1950, les antennes radar ont vu le jour (sur les avions militaires d'abord); et ce, grâce ou à cause de la seconde guerre mondiale, tout dépend de votre point de vue. Par la suite, l'avènement du transpondeur a contraint à l'installation des antennes de transpondeur.
Plus tard, les besoins de surveillance du trafic ont conduit à la mise en place des TCAS entre 1980 et 1990. Le premier vol commercial utilisant cette technologie est attribué au McDonnell Douglas DC-9 de la compagnie allemande Lufthansa, effectué le 30 Juin 1981 entre Hambourg et Frankfurt.
Ce n'est qu'après vers la fin du 20e siècle que le GPS est arrivé dans le monde de l'aviation, entre les années 1990 et 2000.
Les systèmes de connectivité en vol divertissement à bord se sont joints à la danse bien plus tard, au début du 21e siècle.

Aperçu des antennes sur un Boeing 737

Les différents types d'antennes et leurs fonctionnements

LES ANTENNES DE COMMUNICATION RADIO

Ce sont des antennes utilisées pour les communications vocales. Elles s'assurent de maintenir le contact entre les membres de l'équipage et les contrôleurs aériens qui donnent les instructions. Le type le plus notable ce sont les antennes VHF pour Very High Frequency. Elle concerne la gamme de fréquences allant de 30 à 300 MHz. Mais en ce qui concerne les communications aéronautiques, la bande réservée de situe entre 108 et 137MHz.
Certaines compagnies exploitent aussi la bande HF pour la communication radio à longue distance, surtout pour les vols transocéaniques.

LES ANTENNES DE COMMUNICATION SATELLITAIRE

Elles assurent les communications avec les satellites en orbite autour de la terre. Cela peut inclure la transmission des données pour la connectivité en vol, les communications vocales, ou la télémétrie.
Elles opèrent dans les bandes de fréquence Ku et Ka qui sont réservées aux communications satellitaires, et généralement utilisés dans l'aviation.

LES ANTENNES DE NAVIGATION

Elles varient en fonction du type de système de navigation.
Pour les systèmes par satellite, c'est le GPS qui ressort: Global Positioning System. Dans ce cas, l'avion reçoit les signaux l'informant sur sa précision par satellite, assurant une grande précision.
On rencontre également des systèmes de navigation basés sur les stations au sol. C'est le cas des antennes VOR (VHF Omnidirectional Range) et ADF (Automatic Direction Finder).

Quelques antennes sur un B737

LES ANTENNES RADAR

Radar fait référence à Radio detection and ranging. Ces antennes sont utilisées d'un côté pour la gestion du trafic aérien, pour la détection d'autres appareils et d'éventuels obstacles. Il faut noter que les versions modernes utilisent des techniques de balayage électronique pour des besoins de rapidité et d'efficacité.
D'un autre côté, on a les antennes radar météorologiques. Elles fournissent en temps réel des informations sur la météo, et avertissent en cas de détection de phénomènes dangereux. L'antenne météo se trouve au niveau du nez de l'avion.

Exemple d'une antenne radar météo; elle est protégée par la coque du nez de l'avion

LES ANTENNES TCAS

Les TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System) sont spécifiques à l'évitement des collisions avec d'autres appareils. Ils sont utilisés pour transmettre (sous 1030MHz) et recevoir (sous 1090MHz) des signaux de transpondeur dans un rayon de 30NM. Le système donne des instructions à suivre pour gérer vite la situation; par exemple, pour l'un des avions, les pilotes seront amenés à remonter pendant que l'autre équipage recevra pour instruction de piquer. A cet effet, pour des raisons de plus de sécurité et d'efficacité de détection, chaque avion est généralement équipé de deux TCAS. Le premier est au dessus du fuselage, pour recevoir les signaux provenant du TCAS des avions qui seraient au dessus. Le deuxième est localisé en bas du fuselage.
Il faut noter que le TCAS fonctionne indépendamment de tout système de navigation aérienne, de tout équipement au sol pour la gestion du trafic, et donc du contrôle des ATC (Air Traffic Controlers) aussi. Il est par ailleurs recommandé aux pilotes de suivre les instructions du TCAS même si elles sont en contradiction avec celles du contrôleur aérien.

LES ANTENNES DE TRANSPONDEUR

Le transpondeur est un dispositif électronique embarqué dans un aéronef. Ils jouent un rôle capital dans la transmission et la réception des signaux radars. En rappel, il y a deux types de radars utilisés de façon conjointe.
Le radar primaire fonctionne de manière brute, juste en recevant le signal réfléchi par un aéronef. Le bémol c'est que les informations recueillies sont très limitées pour un bon aiguillage. D'où l'intérêt du radar secondaire. Celui-ci en revanche nécessite la présence un transpondeur aéroporté qui puisse répondre à la réception d'une impulsion provenant d'une antenne au sol en émettant un signal de retour.
Dans le cycle de fonctionnement normal, lorsque par exemple un contrôleur aérien a besoin d'informations sur les paramètres de vol d'un avion, c'est par le biais d'une antenne de transpondeur que le signal émis arrive au niveau du transpondeur. Ce dernier traite l'information reçue, et génère une réponse codée vers l'antenne contenant justement les données requises. L'antenne du transpondeur se charge maintenant d'émettre la réponse sous forme de signaux radio, pouvant être captés par les radars secondaires de contrôle aérien.

LES FMS

Faisant référence à l'anglais Flight Management System, ce sont tout simplement des systèmes de gestion de vol. Ce sont des dispositifs avancés qui aident les pilotes à la planification de vol, la navigation automatique, la gestion du carburant, le suivi et le calcul des performances.

LES ANTENNES WI-FI ET DE COMMUNICATION A BORD

Elles facilitent la connectivité en vol. Elles permettent aux passagers d'avoir accès à internet. Elles font le relais entre les signaux émis par les appareils à bord et le point d'accès de l'avion.
Elle est très facile à reconnaitre, puisqu'elle est très protubérante. Si vous regarder le dessus du fuselage d'un avion, c'est la partie la plus bombée.

LES ANTENNES RADIO ALTIMETRE

Elles servent surtout à mesurer la hauteur de l'avion durant les phases de décollage et d'atterrissage.
Ce sont des antennes très utilisées pour les manœuvres de ILS (Instrument Landing System) en cas de visibilité réduite. Pour plus de stabilité et de fluidité, les aéronefs utilisent des antennes à large bande passante.
Les antennes de communication à bord concernent plus les communications entre les membres de l'équipage, les systèmes de divertissement à bord, allant de la télévision en direct à des contenus en streaming.

AUTRES

Certaines compagnies utilisent des antennes pour des systèmes de surveillance et de maintenance à distance. Cela permet d'avoir un œil sur les performances de l'aéronef depuis le sol.

Une vidéo illustrative pouvant servir de référence au repérage des antennes à bord d'un avion.
Ici c'est l'exemple d'un A320neo (New Engine Option)
La famille des A320 et les B737 sont les modèles les plus répandus parmi les avions de ligne, et ils ont des configurations très voisines.