Boîte noire (aéronautique)

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Boîte noire de type « enregistreur de vol ».

Une boîte noire^[1], est un dispositif qui enregistre des informations situé dans un avion. Une boîte noire enregistre des informations liées au vol dont l’analyse aide à déterminer les causes d’un incident ou d’un accident. Dans la pratique, les boîtes noires sont de couleur orange ou rouge, ce qui facilite la recherche si l’avion est détruit.

Il existe deux types de boîtes noires : les enregistreurs phoniques (Cockpit Voice Recorder : CVR) qui sont destinées à enregistrer les conversations du cockpit et les enregistreurs de paramètres (Flight Data Recorder : FDR) qui ont pour rôle d’enregistrer les données de vol. Elles sont placées à l'arrière de l'avion car c'est la partie qui est généralement la mieux conservée lors d’un impact avec le sol ou la mer.

À l'origine, le concept de boite noire renvoie a un objet étudié par la façon dont il communique, interagit avec l'extérieur. L'enregistrement des données de vol correspondrait à l'idée de l'appareil étudié en tant que boite noire, mais la désignation de l'appareil enregistreur lui même comme étant une boite noire n'est plus compatible avec l'acceptation théorique du concept.

Caractéristiques communes

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'appareil. Le signal omnidirectionnel est émis à une fréquence de 37,5 kHz à 160 dB (ref 1 μPa à 1 m) toutes les secondes pendant une durée d'au moins trente jours consécutifs sur une portée de 2 km environ^[2]. Il peut être capté à une profondeur allant jusqu'à 6 000 mètres (environ 20 000 pieds) grâce notamment à des « towed pinger locators » (TPL) spécifiques constitués d'hydrophones passifs qui sont remorqués à faible vitesse (généralement entre 1 et 5 nœuds, selon la profondeur de remorquage) derrière des navires^[3].

Introduites dans l'aviation à partir des années 1960, les boîtes noires étaient constituées par des enregistreurs sur bande magnétique avant d'être progressivement remplacées depuis les années 1990 par des SSD considérés comme plus fiables étant donné l'absence de composants mécaniques et pouvant également stocker plus d'informations dans un volume plus faible, donc plus aisé à protéger.

Conçues pour ne pas être détruites dans une catastrophe aérienne, les données des boîtes noires sont protégées par trois couches de matériaux destinées à assurer leur survie au choc, à l'incendie et à l'immersion profonde. En 2009, leur coût unitaire est de 10 000 à 15 000 dollars.

À la suite d'un incident aérien, les boîtes sont analysées par les autorités chargées de la sécurité aérienne (en France, le Bureau d'enquêtes et d'analyses, BEA). Les données enregistrées permettent de reconstituer la phase finale du vol voire, dans les cas les plus récents, d’être introduite dans un simulateur de vol pour une répétition complète du vol.

Enregistreurs de paramètres

Photographie de boîtes noires. Sur le dessus apparaît 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 différentes données relatives aux systèmes de l'avion, sa trajectoire, ses attitudes, sa vitesse. Actuellement, une boîte doit enregistrer au moins 28 données comme par exemple l'altitude, la vitesse, l'heure ou la pression. Certains appareils plus récents et plus sophistiqués enregistrent jusqu'à 1 300 paramètres. 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 (Flight Data Acquisition Unit) situé à l'avant du cockpit puis renvoyé vers l'arrière de l'avion où est situé l'enregistreur.

Caractéristiques

• Durée d'enregistrement : 25 heures (minimum réglementaire)
• Nombre de paramètres : de 28 à 1 300 (en 2009)
• Tolérance à l'impact : résistance à une accélération de 3 400 g pendant une durée de 6,5 millisecondes sur une cible
• Résistance au feu : 1 100 °C pendant une heure (température de combustion du kérosène)
• Résistance à la pression de l'eau : 5 000 mètres (environ 16 000 pieds) (correspondant à environ 500 bars)
• Autonomie de la batterie : 6 ans
• Durée d'émission de la balise subaquatique (en cas d'immersion) : 30 jours (autonomie électrique de la balise de localisation subaquatique)
• Dimensions : 32 x 13 x 14 cm environ
• Poids : 4,5 kg 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 boîtier d'acquisition, le FDAU (Flight Data Acquisition Unit).

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 12 bits, envoyés à une cadence de 64 à 1 024 mots 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.

Enfin, le FDAU envoie toutes les quatre secondes un signal au CVR, à l'instant du début d'un nouveau cycle de données envoyé au FDR. Cela permet, en cas d'accident, de retrouver la synchronisation des enregistrements du FDR et du CVR.

Enregistreurs phoniques

Présentation

Les Cockpit Voice Recorder (CVR) servent à l’enregistrement des communications radios, des voix du cockpit et du bruit d’ambiance du poste de pilotage (moteur, alarmes...). Les données ainsi obtenues sont enregistrées sur quatre pistes à bande magnétique.

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 voix des pilotes, ils arrivent à identifier les différentes alarmes sonores, les bruits d'interrupteur ou encore les variations de régimes moteurs.

Caractéristiques

• Durée d'enregistrement : 30 à 120 minutes (pour les enregistreurs à mémoire statique)
• Nombre de canaux : 4
• Tolérance à l'impact : 3 400 g pendant 6,5 millisecondes
• Résistance au feu : 1 100 °C pendant 1 heure
• Résistance à la pression de l'eau : 5 000 mètres
• Autonomie de la batterie : 6 ans
• Durée d'émission de la balise subaquatique : 30 jours
• Durée de survie des données : longue (stockage sur bande magnétique ou sur carte de mémoire flash)

Notes et références

Voir aussi

Liens externes

• Le fonctionnement des enregistreurs de vol présenté sur le site du Bureau d'Enquêtes et d'Analyses pour la Sécurité de l'Aviation civile
• Pour plus d'informations sur les méthodes d'exploitation des enregistreurs de vol, consulter le rapport d'accident du Concorde
• (en) L-3 Communications Aviation Recorders, principal fabricant de boîtes noires aéronautiques

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