vignette|Boîte noire de type DFDR, . vignette|Boîte noire de type CVR avec bandes blanches réfléchissantes et la balise de localisation devant.
En aéronautique, un enregistreur de vol. Commission d’enrichissement de la langue française, « Vocabulaire de l’aménagement et de l’urbanisme – des transports et de la mobilité (liste de termes, expressions et définitions adoptés) », Journal officiel de la République française du ., communément appelé boîte noire, est un enregistreur de données embarqué destiné à restituer les paramètres de vol et les conversations des pilotes pour l’analyse des circonstances d’un accident. Les enregistreurs de vol sont protégés par une enveloppe résistant au choc, à l'incendie et à l'immersion. Le nom équivalent en anglais est , communément appelé .
Contrairement à ce que leur nom peut laisser entendre, les boîtes noires sont de couleur orange, avec des bandes blanches réfléchissantes, pour faciliter leur repérage parmi les débris d'un avion. Elles sont généralement placées à l'arrière de l'avion car c'est la partie qui est généralement la mieux conservée lors d’un impact de l'aéronef avec le sol ou la mer.
Il existe traditionnellement deux types d'enregistreur de vol : l'enregistreur phonique (ou CVR, de l'anglais : enregistreur de conversations de poste de pilotage.), qui permet de restituer les conversations ainsi que les alarmes sonores et, dans une certaine mesure, les bruits suspects dans le cockpit ; l'enregistreur de paramètres.. (ou FDR, de l’anglais : enregistreur de données de vol.) pour l'analyse de la position des gouvernes, du fonctionnement des moteurs et des systèmes et autres données pouvant aider à déterminer l'origine d'un éventuel accident. Sur les avions de dernière génération, ces deux enregistreurs sont de plus en plus souvent remplacés par deux enregistreurs combinés, l’un placé sous le cockpit et l’autre dans la queue de l’appareil, appelés CVFDR (cockpit voice and flight data recorder) ou Combi, qui assurent l’enregistrement à la fois des paramètres de vol, des conversations et des ordres transmis par les contrôleurs par liaison numérique sans échange verbal sur la radio.
En complément, des solutions de transmission en temps réel par satellite sont en cours d'évaluation.
Historique Les premiers enregistreurs de vol sont attribués à François Hussenot dans les années 1930. Contrairement aux boîtes noires modernes, ces enregistreurs de vols, appelés des « hussenographes », étaient basés sur des pellicules photographiques. Les indications des instruments de vol étaient projetées sous forme d'un spot lumineux sur la pellicule photographique grâce à un jeu de miroirs. La vitesse de déplacement de la pellicule (son enroulement) était constant, il était donc possible de reconstituer les valeurs des paramètres de vol enregistrés en fonction du temps. Les pellicules photosensibles étaient enfermées dans une chambre noire, familièrement appelée « boîte noire », car elle était étanche à la lumière. Bien que la couleur ait évolué, ce nom est resté...
Les versions modernes, à enregistrement magnétique, furent conçues en 1953 par l'ingénieur Australien David Warren. au Defence Science and Technology Organisations' Aeronautical Research Laboratory (Melbourne, Australie), et introduites dans l'aviation à partir des années 1960. Les boîtes noires étaient constituées par des enregistreurs sur bande magnétique, dits DFDR (pour digital flight data recorder).
Cette technologie a été progressivement remplacée depuis les années 1990 par des enregistreurs à mémoire flash, dits SSFDR (pour solid state flight data recorder). Les SSFDR sont considérés comme plus fiables du fait de l'absence de composants mécaniques. De plus, ils peuvent enregistrer plus d'informations pour un encombrement plus faible et donc plus aisées à protéger..
Caractéristiques communes Conçues pour ne pas être détruites dans une catastrophe aérienne, les données des boîtes noires, contenue dans des mémoires de type flash ou précédemment sur des bande magnétiques, sont protégées par trois couches de matériaux destinées à assurer leur survie au choc, à l'incendie (une heure à ) et à l'immersion profonde. En 2009, leur coût unitaire est de à . L'unité de stockage en mémoire (la crash survival memory unit, ou CSMU) est ainsi confinée dans une boîte thermique, elle-même placée dans une boîte d'isolation, le tout dans une boîte en titane ou en acier.
Les boîtes noires ont pour caractéristique commune d'être équipées d'une balise ULB (underwater locator beacon) qui se déclenche en cas d'immersion lorsque deux contacteurs sont humides et qui émet un signal à ultrason afin d'aider à la localisation de l'enregistreur. Le signal omnidirectionnel de l'ULB est émis à une fréquence de à (ref à ) toutes les secondes pendant une durée d'au moins trente jours consécutifs sur une portée de environ... Depuis le , l'EASA demande que cette durée soit portée à 90 jours. Il peut être capté à une profondeur allant jusqu'à (environ ) grâce notamment à des « towed pinger locators » (TPL) spécifiques constitués d'hydrophones passifs qui sont remorqués à faible vitesse (généralement entre 1 et , selon la profondeur de remorquage) derrière des navires.. L'avion possède en plus des balises de détresse de type ELT qui se déclenchent lors de l'impact.
Les autorités chargées de la sécurité aérienne (en France, le Bureau d'enquêtes et d'analyses, BEA ; le Conseil national de la sécurité des transports ou , NTSB, en anglais, pour les États-Unis et dans la plupart des pays ne possédant pas ce type de services) analysent le contenu de ces boîtes noires, en cas d'incidents majeurs ou d'accidents. Les données enregistrées permettent de reconstituer la phase finale du vol, les différentes conversations dans le cockpit. Dans les cas les plus récents, les données de vol peuvent être introduites dans un simulateur de vol pour une répétition complète du vol. Lorsqu'elles sont exploitables, les boîtes noires permettent d'expliquer près de 90 % des accidents..
Enregistreur phonique (CVR)
Présentation Les enregistreurs phoniques (CVR, de l’anglais ) servent à l’enregistrement des communications radios, des voix du cockpit et du bruit d’ambiance du poste de pilotage (moteur, alarmes, pluie, orage, choc sur la carlingue...).. Les données ainsi obtenues sont enregistrées sur quatre pistes, initialement d’une bande magnétique, maintenant remplacée par des mémoires flash.
Sur les CVR de type Fairchild A-100, présents notamment sur le Concorde, elles sont réparties de la manière suivante :
radio-communications sur les pistes 1 et 4 ; communications avec l’équipage de cabine sur la piste 1 ; communications avec le mécanicien sol sur les pistes 1, 2 et 4 ; microphone d’ambiance sur la piste 3.
À partir des données enregistrées, les enquêteurs arrivent à obtenir de nombreuses informations. En plus des messages entre pilote et copilote, avec le contrôle aérien, avec la cabine, ils arrivent aussi à identifier les différentes alarmes sonores, les bruits d'interrupteur, ou encore certains événements caractéristiques : sortie du train d’atterrissage, variations de régimes moteurs.
Caractéristiques
Durée d'enregistrement : 30 à (pour les enregistreurs à mémoire statique) Nombre de canaux : 4 Tolérance à l'impact : pendant Résistance au feu haute température: pendant une heure. Résistance au feu : pendant dix heures Résistance à la pression de l'eau : jusqu'à une immersion de Autonomie de la batterie : Durée d'émission de la balise subaquatique : Durée de survie des données : longue (stockage sur bande magnétique (obsolète) ou sur carte de mémoire flash)
Enregistreur de paramètres (FDR) vignette|Photographie de boîtes noires. Sur le dessus apparaissent les inscriptions « Cockpit Voice Recorder. Do not open » (« Enregistreur phonique du cockpit. Ne pas ouvrir ») et « Flight Recorder. Do not open » (« Enregistreur de vol. Ne pas ouvrir »).
Présentation Les boîtes noires, destinées à enregistrer les données de vol, enregistrent différents paramètres de vol et autres données relatives aux systèmes de l'avion, comme sa position, son altitude, sa vitesse. La liste des paramètres qui doivent être enregistrés dans la FDR (de l’anglais flight data recorder) est définie, en Europe, par le standard de l’EUROCAE : ED-112A.. Pour l’aviation commerciale, cette liste content 82 paramètres (voir ci-dessous). Les données sont enregistrées et mémorisées pendant au minimum 25 heures. La fréquence d’enregistrement de chaque paramètre est variable. Par exemple, pour l’évaluation des chocs et des vibrations, les accélérations sont enregistrées au minimum à 8 hertz (il est préconisé 16 hertz). L’ensemble de toutes les informations à enregistrer donne un flux de données de 1024 données à enregistrer par seconde.
Aux États-Unis, la liste équivalente est définie par la documentation réglementaire 14 CFR § 121.344 - ..
À partir de ces données, il est possible d'effectuer une simulation informatique du vol. L'ensemble des informations des différents capteurs de l'avion est collecté par le FDAU (de l’anglais flight data acquisition unit) situé à l'avant dans la soute avionique, sous le cockpit, et renvoyé vers l'arrière de l'avion où est situé l'enregistreur.
Caractéristiques Durée d'enregistrement : (minimum réglementaire) Nombre de paramètres : de 28 à (en 2009) Tolérance à l'impact : résistance à une accélération de pendant une durée de sur une cible ; l'ancienne norme était de . Résistance à l'écrasement statique : () sur chaque axe. Résistance au feu haute température. : pendant une heure (température de combustion du kérosène) Résistance au feu basse température: pendant 10 heures Résistance à la pression de l'eau : (correspondant à plus de ) Autonomie de la batterie : 6 ans Durée d'émission de la balise subaquatique (en cas d'immersion) : (autonomie électrique de la balise de localisation subaquatique) Dimensions : environ Poids : environ
Acquisition La norme ARINC 717 spécifie les interfaces entre le FDR et son environnement. Le FDR est relié aux différents calculateurs et capteurs de l'avion par l'intermédiaire d'un boitier d'acquisition, le FDAU ().
Ce boîtier est chargé d'acquérir les paramètres de vol. Ces acquisitions se font traditionnellement sur bus ARINC 429, bus de communication numérique très répandu, ou directement en analogique depuis des capteurs. Sur les avions plus récents (Airbus A380), les données sont récupérées sur le réseau Avionics Full DupleX, les bus ARINC 429 étant utilisés en secours uniquement pour les paramètres de vol les plus critiques.
Le FDAU sélectionne alors les paramètres acquis, puis les ordonne pour les envoyer au FDR dans une trame continue. Cette trame est formée de mots de , envoyés à une cadence de 64 à par seconde selon l'ancienneté de l'avion. Le FDR enregistre alors directement cette trame dans sa mémoire. Puis les données sont relues par le FDR et renvoyées au FDAU, qui contrôle alors la cohérence des données qu'il a envoyées et qu'il reçoit en retour (playback FDR). Cela permet de détecter un dysfonctionnement du FDR et de le signaler par une alarme dans le cockpit.
Le contenu de la trame doit satisfaire des exigences définies des réglementations nationales ou internationales qui spécifient la liste des paramètres à enregistrer, ainsi que leur cadence d'enregistrement et la précision requise (voir la liste ci dessous).
Enfin, le FDAU envoie toutes les quatre secondes un signal au CVR, qui inclut le temps universel (UTC pour Universal Time Coordinated en anglais), à l'instant du début d'un nouveau cycle de données envoyé au FDR. Cela permet, en cas de relecture des boites noires, de retrouver la synchronisation des enregistrements du FDR et du CVR.
Définition de la liste des paramètres à enregistrer (la trame) La liste des paramètres requis par l’ED-112A, pour l’aviation commerciale, est la suivante :