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Figure 1 : Profil d'un PAPI

La figure 1 comporte deux schémas montrant une vue en plan et une vue de profil d'une installation PAPI.

La vue en plan est une représentation à la verticale de l'extrémité de la piste et elle illustre les 4 feux du PAPI. Ces feux sont normalement installés du côté gauche de la piste, pour un pilote en approche, et ils sont disposés suivant une ligne perpendiculaire à l'axe de la piste. On les désigne A, B, C et D, le feu D étant le plus près du côté de la piste.

La caractéristique clé des feux du PAPI tient au fait que le faisceau qu'ils projettent est séparé verticalement en son centre. Les deux moitiés du faisceau sont colorées de manière à donner une moitié supérieure blanche et une moitié inférieure rouge [grâce à un filtre].

La vue de profil montre ce que l'on peut voir au niveau du sol, le long de la rangée de feux, en regardant vers le côté de la piste. Chaque feu est orienté séparément et, dans cette vue, la combinaison produit un diagramme en forme d'éventail dans le sens vertical qui définit cinq secteurs, les trois secteurs intérieurs étant larges de 20 minutes d'arc. Le premier secteur monte du sol jusqu'à 2 degrés 30 minutes, ce qui correspond à l'angle d'orientation du feu A. Le deuxième secteur monte jusqu'à 2 degrés 50 minutes, ce qui correspond à l'angle d'orientation du feu B. Le troisième secteur monte jusqu'à 3 degrés 10 minutes, ce qui correspond à l'angle d'orientation du feu C. Ce troisième secteur renferme l'angle de la trajectoire de descente, lequel se trouve au point médian du centre des faisceaux des feux B et C. Le quatrième secteur monte jusqu'à 3 degrés 30 minutes, ce qui correspond à l'angle d'orientation du feu D. Le cinquième secteur se prolonge vers le haut, à partir de l'angle d'orientation du feu D. L'effet de ce diagramme en forme d'éventail est illustré plus en détail à la figure 2.

Aux fins de conception, on définit la limite inférieure du secteur médian comme étant à 2 minutes d'arc au-dessous de l'angle B et on l'appelle l'angle « M ». Cet angle inférieur tient compte de la difficulté qu'éprouvent les pilotes à identifier une zone entièrement rouge lorsqu'ils descendent en suivant le profil de descente. La position du PAPI par rapport au seuil est calculée comme étant la hauteur requise des yeux du pilote au-dessus du seuil divisée par la tangente de l'angle M.

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Figure 2 : Secteurs d'information présentés par un PAPI

La figure 2 introduit une nouvelle expression, à savoir « dans le couloir d'approche », couloir qui correspond au secteur médian, ou troisième secteur, et qui enferme le profil de descente. Grâce aux cinq schémas disposés les uns à côtés des autres montrant les diverses indications fournies par les quatre feux du PAPI positionnés le côté de la piste, la figure 2 indique dans lequel des cinq secteurs se trouve le pilote [ou plus précisément ses yeux] et s'il monte ou s'il descend.

Lorsque le pilote se trouve dans le secteur médian, ou troisième secteur, entre les angles B et C, il voit les feux A et B en blanc et les feux C et D en rouge, ce qui lui indique qu'il se trouve « dans le couloir d'approche ». Il est à remarquer que ce couloir renferme le profil de descente, mais que le pilote n'est pas informé de ce profil de descente en soi; il sait simplement que ses yeux sont quelque part à l'intérieur d'un secteur large de 20 minutes d'arc. Ainsi, ses yeux peuvent se trouver n'importe où à l'intérieur d'un secteur éloigné de plus ou moins 10 minutes du profil de descente et tout de même voir la même indication. Pour un profil de descente de 3 degrés, ce secteur va s'étendre de 2 degrés 50 minutes à 3 degrés 10 minutes.

Si l'avion monte à l'intérieur du quatrième secteur, le feu C passe du rouge au blanc, de sorte que le pilote voie les feux A, B et C en blanc et le feu D en rouge. Le pilote sait alors qu'il est légèrement trop haut. Si l'avion monte encore pour atteindre le cinquième secteur, le feu D passe du rouge au blanc. Tous les feux sont alors blancs, ce qui indique au pilote qu'il est trop haut.

À l'opposé, si l'avion descend du troisième au deuxième secteur, le feu B passe du blanc au rouge, de sorte que le pilote voie le feu A en blanc et les feux B, C et D en rouge. Le pilote sait alors qu'il est légèrement trop bas. Si l'avion descend encore pour atteindre le premier secteur, le feu A passe du blanc au rouge. Tous les feux sont alors rouges, ce qui indique au pilote qu'il est trop bas.

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Figure 3: Profil de l'APAPI

Ressemblant à la figure 2, la figure 3 présente deux schémas montrant une vue en plan et une vue de profil d'une installation APAPI. L'APAPI diffère du PAPI en ce qu'il comporte deux feux au lieu de quatre. Ces feux comme tels sont identiques, mais ils sont orientés différemment. N'étant composé que de deux feux, l'APAPI diffère du PAPI en produisant un diagramme qui définit trois secteurs au lieu de cinq.

La vue en plan est une représentation à la verticale de l'extrémité de la piste et elle illustre les 2 feux de l'APAPI. Ces feux sont normalement installés du côté gauche de la piste, pour un pilote en approche, et ils sont disposés suivant une ligne perpendiculaire à l'axe de la piste. On les désigne A et B, le feu B étant le plus près du côté de la piste.

Comme pour le PAPI, la caractéristique clé des feux de l'APAPI tient au fait que le faisceau qu'ils projettent est séparé verticalement en son centre. Les deux moitiés du faisceau sont colorées de manière à donner une moitié supérieure blanche et une moitié inférieure rouge [grâce à un filtre].

La vue de profil montre ce que l'on peut voir au niveau du sol, le long de la rangée de feux, en regardant vers le côté de la piste. Chaque feu est orienté séparément et le centre des faisceaux produit un diagramme en forme d'éventail dans le sens vertical qui définit trois secteurs, le secteur intérieur étant large de 30 minutes d'arc. Le premier secteur monte du sol jusqu'à 2 degrés 45 minutes, ce qui correspond à l'angle d'orientation du feu A. Le secteur médian, ou deuxième secteur, monte jusqu'à 3 degrés 15 minutes, ce qui correspond à l'angle d'orientation du feu B. Quant au troisième secteur, il se prolonge vers le haut, à partir de l'angle d'orientation du feu B. L'effet de ce diagramme en forme d'éventail est illustré plus en détail à la figure 4.

Comme pour le PAPI, aux fins de conception, on définit la limite inférieure du secteur médian comme étant à 2 minutes d'arc au-dessous de l'angle A et on l'appelle l'angle « M ». Cet angle inférieur tient compte de la difficulté qu'éprouvent les pilotes à identifier une zone entièrement rouge lorsqu'ils descendent en suivant le profil de descente. La position de l'APAPI par rapport au seuil est calculée comme la hauteur requise des yeux du pilote au-dessus du seuil divisée par la tangente de l'angle M.

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Figure 4 : Secteurs d'information présentés par un APAPI

Comme la figure 2, la figure 4 utilise l'expression « dans le couloir d'approche », ce qui, dans le cas de l'APAPI, correspond au secteur médian, ou deuxième secteur, et renferme le profil de descente. Grâce aux trois schémas disposés les uns à côtés des autres montrant les diverses indications fournies par les deux feux de l'APAPI positionnés le côté de la piste, la figure 4 indique dans lequel des trois secteurs se trouve le pilote [ou plus précisément ses yeux] et s'il monte ou s'il descend.

Lorsque le pilote se trouve dans le secteur médian, ou deuxième secteur, entre les angles A et B, il voit le feu A en blanc et le feu B en rouge, ce qui lui indique qu'il se trouve « dans le couloir d'approche ». Il est à remarquer que ce couloir renferme le profil de descente, mais que le pilote n'est pas informé de ce profil de descente en soi; il sait simplement que ses yeux sont quelque part à l'intérieur d'un secteur large de 30 minutes d'arc. Ainsi, ses yeux peuvent se trouver n'importe où à l'intérieur d'un secteur éloigné de plus ou moins 15 minutes du profil de descente et tout de même voir la même indication. Pour un profil de descente de 3 degrés, ce secteur va s'étendre de 2 degrés 45 minutes à 3 degrés 15 minutes.

Si l'avion monte à l'intérieur du troisième secteur, le feu B passe du rouge au blanc, de sorte que le pilote voie tous les feux en blanc, ce qui lui indique qu'il est trop haut.

À l'opposé, si l'avion descend du deuxième au premier secteur, le feu A passe du blanc au rouge, de sorte que le pilote voie tous les feux en rouge, ce qui lui indique qu'il est trop bas.

Il importe de souligner que l'APAPI à trois secteurs est moins précis que le PAPI, puisqu'il ne donne pas d'indication légèrement trop haut ou légèrement trop bas. Un pilote se trouve sur la trajectoire, trop haut ou trop bas.

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Figure 5a : Schéma des rayons du dispositif lumineux d'un PAPI à lentille unique

La figure 5a illustre le système optique d'un feu de PAPI à une seule lentille. Ce feu est constitué d'une source de lumière, d'un filtre rouge et d'une lentille. La lumière est générée par la source se trouvant à l'extrémité du feu et, grâce à un filtre, la moitié supérieure du faisceau est colorée en rouge. À l'extérieur du feu, au foyer de la lentille, le faisceau est inversé de sorte qu'au-delà d'une courte distance [environ 20 cm], sa moitié supérieure soit blanche et sa moitié inférieure soit rouge. C'est ce que voit le pilote.

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Figure 5b : Schéma des rayons du dispositif lumineux d'un PAPI à double lentille

La figure 5b illustre le système optique d'un feu de PAPI à double lentille. Ce feu est constitué d'une source de lumière, d'un filtre rouge et de deux lentilles. La lumière est générée par la source se trouvant à l'extrémité du feu et, grâce à un filtre, la moitié supérieure du faisceau est colorée en rouge. Le faisceau est concentré par la première lentille, puis par la deuxième. À l'extérieur du feu, au foyer de la deuxième lentille, le faisceau est inversé de sorte qu'au-delà d'une courte distance [environ 20 cm], sa moitié supérieure soit blanche et sa moitié inférieure soit rouge. C'est ce que voit le pilote.

Les figures 5a et 5b sont présentées afin d'indiquer au personnel de maintenance la façon dont fonctionne le système optique d'un feu. Le type de feu (à une seule lentille ou à double lentille) se traduit par des différences dans ce que voit le personnel au sol lorsqu'il procède à une inspection de maintenance.

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Figure 6 : Déplacement de l'image du filtre au fur et à mesure que le technicien baisse la tête

La figure 6 se compose de trois photos placées horizontalement montrant la séquence de ce que l'on observe en regardant un feu à double lentille tout en baissant la tête. Dans la première photo, le filtre rouge commence à peine à couvrir la lentille. Si l'on baisse davantage la tête, le filtre suit le mouvement, de sorte que, dans la deuxième photo, il couvre la moitié de la lentille. Et si l'on baisse encore davantage la tête, comme sur la troisième photo, le filtre couvre alors la majeure partie de la lentille. Baisser la tête sert à vérifier si le filtre est bien placé, comme l'expliquent les figures 7a et 7b.

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Figure 7a : Les filtres se déplacent de manière coordonnée

La figure 7a est une photo de ce que l'on peut voir en regardant les trois feux à double lentille d'un PAPI tout en baissant la tête de façon à voir si les filtres rouges descendent de manière parfaitement coordonnée. Si ces filtres sont bien installés, la couverture de la moitié de la lentille devrait s'effectuer de manière synchronisée.

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Figure 7b : Les filtres ne se déplacent pas de manière coordonnée

La figure 7b ressemble à la figure 7a, en ce qu'elle montre ce que l'on peut voir en regardant les trois feux à double lentille d'un PAPI tout en baissant la tête. Dans ce cas-ci, la photo montre que le premier filtre n'est pas bien installé et qu'il commence à peine à couvrir la lentille, alors que les deux autres filtres ont déjà atteint le point médian de leurs lentilles respectives. La descente des filtres ne s'effectue pas de manière synchronisée. Bien sûr, il se pourrait que le premier filtre soit bien installé et que ce soient les deux autres qui soient mal installés.

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Figure 8 : Transition des couleurs d'un PAPI à une seule lentille

La figure 8 montre ce que l'on peut voir en regardant le feu à une seule lentille d'un PAPI tout en baissant la tête. L'image observée diffère de celle observée dans le feu à double lentille pour lequel on pouvait percevoir distinctement que le filtre descendait sur la lentille.

La figure 8 comporte six schémas placés horizontalement. Chacun montre un cercle représentant la lentille, laquelle se colore progressivement au fur et à mesure que l'on regarde le feu tout en baissant la tête. Le premier cercle est vide [blanc]. Le deuxième cercle illustre la première apparition du filtre sous la forme d'un petit point rouge, près de la partie supérieure du cercle. Le troisième cercle illustre l'élargissement de ce point au-dessus du centre de ce cercle et l'apparition de la couleur rouge dans la partie inférieure de ce cercle sous la forme d'un croissant à l'envers. Quant au quatrième cercle, si l'on continue de baisser la tête, il montre un élargissement du point et du croissant de façon telle que l'indication est en fait inversée par rapport à celle du troisième cercle. Le croissant s'est agrandi vers le haut et sur les côtés pour rejoindre le point rouge élargi. L'indication est maintenant constituée d'un point blanc sous le centre du cercle et d'un croissant blanc près de la partie supérieure du cercle. Le cinquième cercle montre simplement un petit point blanc près de la partie inférieure du cercle en question. Le sixième cercle est complètement rouge. Ce que l'on observe ici est en réalité un grossissement du réflecteur interne. Comme ce réflecteur est sphérique, la descente du filtre que l'on observe en regardant le feu tout en baissant la tête se matérialise sous la forme d'une coloration progressive de l'intérieur du réflecteur se traduisant par un agrandissement du point et du croissant.

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Figure 9 : Méthode de vérification – Installation des équipements

La figure 9 illustre l'installation des équipements de vérification au sol servant de moyen indépendant de vérifier les angles d'orientation des feux. Dans la partie gauche du schéma, on peut voir le dispositif lumineux d'un PAPI sur le dessus duquel est placé un théodolite. Dans la partie droite du schéma se trouve une mire de nivellement comportant des équerres de précision servant à l'illustration des points de mesure.

Une équerre de précision est constituée d'une lame en acier insérée ou soudée dans une traverse plus lourde à un angle de 90°. Placer cette traverse contre la mire de nivellement facilite le marquage du point d'observation. L'équerre de précision est parfois appelée équerre de machiniste et elle équivaut à l'équerre à chapeau des ouvriers de l'industrie métallurgique.

L'observateur se tient debout à côté de la mire de nivellement et il regarde à travers l'équerre de précision en direction du dispositif lumineux. Il place successivement l'équerre de précision au point auquel il voit que le filtre rouge commence à peine à couvrir la lentille et à celui auquel il la couvre complètement. Ces points sont marqués, et la moyenne est calculée. On appelle cette moyenne la dimension h1. La hauteur du théodolite au-dessus de l'axe de référence du PAPI est h2. Si le dispositif lumineux est bien orienté, la ligne de visée passant par le théodolite et la mire de nivellement à une hauteur de h = h1 + h2 devrait être parallèle à l'axe de référence du PAPI et elle devrait produire l'angle d'orientation requis à 3 minutes d'arc près. Si tel n'est pas le cas, une correction s'impose.

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Figure 10 : Méthode de vérification

La figure 10 comporte 3 photos placées horizontalement. La première est celle du théodolite se trouvant sur le dessus du dispositif lumineux du PAPI. La deuxième est un gros plan de l'observateur à la mire de nivellement qui regarde à travers de l'équerre de précision en direction du dispositif lumineux du PAPI. La troisième est une vue plus éloignée de l'observateur et de la mire de nivellement.

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Figure 11 Installation de l'équipement d'analyse 

La figure 11 est une photo de l'équipement d'analyse numérique du dispositif lumineux d'un PAPI sur le côté d'une piste. Le capteur de lumière est monté sur un trépied situé à quelque 15 m devant le dispositif lumineux. On peut voir le technicien agenouillé à côté d'un ordinateur portatif qui affiche l'analyse des données provenant du capteur. Cette analyse permet de déterminer l'emplacement spatial du centre du faisceau et, donc, l'angle d'orientation. Le logiciel permet d'indiquer comment régler le dispositif lumineux afin d'obtenir la bonne orientation.

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