Comprendre les transpondeurs et les mode A, C, S

Le transpondeur d’un avion est un équipement qui permet aux radars d’identifier un aéronef. Il existe plusieurs types de transpondeurs, les 3 utilisés dans le civil étant les mode A, mode C, et mode S. Nous allons ici voir les différents types de transpondeurs, leur fonctionnement, leur utilité, et leur utilité d’un point de vue du contrôle aérien.

A quoi ressemble un transpondeur ?

Dans un petit avion, un transpondeur ressemble généralement à cela. Il regroupe la partie contrôle, affichage et électronique dans un seul bloc :

Transpondeur d'un petit avion

Dans les avions de plus grande taille, le transpondeur se contrôle généralement par une unité séparée de la partie « technique ». Chez la plupart des avions du constructeur Bombardier par exemple, on parle de RMU (Radio Management Unit). C’est une petite console qui gère à la fois le transpondeur, les radios VHF, l’ADF, le T-CAS, les  fréquences nav etc…

RMU de Bombardier Global Express
RMU d’un Bombardier Global Express

Sur des avions du type Boeing 737 ou Airbus A320, les constructeurs ont placé le panel de contrôle du transpondeur sur la console centrale. On retrouve sensiblement les mêmes fonctionnalités.

Transpondeur d'un Boeing 737 et Airbus A320

Il est possible d’y entrer 4 caractères en base 8. Cela veut dire que chaque chiffre ne peut aller que de 0 à 7.  On peut alors entrer 4096 combinaisons entre 0000 et 7777.

Les principaux modes de transpondeur

Il existe de nombreux modes de transpondeur, dont une catégorie réservée à l’aviation militaire, que nous n’allons pas aborder. Pour le civil, il existe 3 principaux modes.

Transpondeur mode A

On l’appelle aussi mode Alpha. C’est le plus basique. De nos jours, rares sont les avions encore équipés uniquement en mode A. On n’entend quasiment plus parler de lui et il ne s’en vend plus depuis bien longtemps.

Le mode de fonctionnement d’un transpondeur mode A est simple. Quand un radar secondaire envoie un signal d’interrogation dans le ciel et qu’il est reçu par le transpondeur, le transpondeur répond en envoyant une impulsion contenant son code transpondeur. Le radar détecte alors la position de l’aéronef grâce à cette réponse, et l’identifie grâce au code transpondeur. Aucune information de plus que le code n’est transmise.

Et puisque les images parlent plus que les mots :

Fonctionnement du radar primaire

Transpondeur mode C

On l’appelle aussi le mode Charlie ou A/C (Alpha Charlie), car il fonctionne tout comme le A, mais il transmet en plus l’altitude de l’aéronef. L’altitude transmise aux contrôleurs en mode C se fait par incréments de 100 pieds.

Pour conclure simplement : Le transpondeur mode C transmet uniquement son code affiché + l’altitude.

Transpondeur mode S

Le mode Sierra est la « nouvelle » génération de transpondeur. Première différence avec le mode C, l’altitude transmise est plus précise puisqu’elle se fait pas incrément de 25 pieds contre 100. Ensuite, il y a tellement à dire dessus, qu’on pourrait y dédier un article entier…

Ce qu’il faut comprendre avec le mode S, c’est que chaque transpondeur possède un identifiant unique, une adresse OACI 24 bits. On la présente le plus souvent sous forme d’un code hexadécimal. Ce code est transmis au radar secondaire lorsque le transpondeur reçoit une interrogation de celui-ci.

Ainsi, le contrôleur aura connaissance de l’immatriculation de l’appareil ou son indicatif radio (callsign), mais aussi son altitude, son code transpondeur évidemment, mais également d’autres informations comme la vitesse sol et la vitesse verticale si le transpondeur possède la technologique ADS-B, que l’on verra après.

Voici un exemple de messages décodés sur le logiciel TRL1090 à l’aide d’une petite installation à la maison :

RTL1090

Il existe plusieurs types et fonctionnalités possibles conjoints au mode S.

Le mode ADS-B

L’Automatic dependent surveillance-broadcast est une des nombreuses options supplémentaires du mode S.  En ADS-B, un aéronef n’est  plus dépendant d’aucun radar secondaire, aussi appelé SSR (Secondary surveillance radar).

Mais comment les contrôleurs détectent un appareil ? Et bien c’est le transpondeur lui-même qui envoie les données de l’avion tout autour de lui, chaque seconde ! Ainsi, il transmet des informations telles que :

  • Sa vitesse indiquée
  • Sa position GPS (ou à défaut sa position calculée par centrale inertielle, moins précise)
  • Son cap magnétique
  • Son altitude
  • Sa vitesse verticale
  • Son altitude cible sélectée (ADS-B V2)
  • etc…

L’ADS-B lui-même se décline en plusieurs versions, et peut intégrer plus ou moins de fonctions. Il existe par exemple le TIS-B (Traffic information service broadcast). C’est une extension qui permet, pour les appareils équipés ADS-B in, de recevoir en temps réel la position des trafics environnants.

Ces données sont fournies par les radars au sol, et les pilotes verront les autres aéronefs sur leurs écrans.

TIS-B A320
TIS-B

Surtout présent aux états-unis, le FIS-B (à ne pas confondre avec TIS-B) est une fonction permet carrément de recevoir des informations météo assez poussées.

FIS-B
FIS-B

Bref, vous l’aurez compris, l’arrivée du mode S a été l’instigateur d’un immense champ de possibilités, permettant améliorer toujours plus la fluidité et la sécurité aérienne.

On distingue deux grandes versions de l’ADS-B. La v1 et v2, plus avancé. Sur la version v2, le contrôleur aérien peut par exemple voir l’altitude ou le cap qu’ont entré les pilotes sur leur pilote automatique. C’est plutôt utile si l’on veut vérifier que les pilotes ont correctement suivi les instructions, et sans avoir à demander confirmation par radio.

radar secondaire
Radar secondaire

Malheureusement, tous les services de la circulation aérienne n’utilisent pas encore les données transmises par ADS-B, quand bien même cela se démocratise depuis plus de 10 ans. Beaucoup de contrôleurs aériens d’aérodromes doivent aujourd’hui se contenter encore de ce qui est détecté par le SSR (radar secondaire).

C’est une situation très cocasse puisque grâce à l’ADS-B et aux sites de suivis d’avions, vous pouvez depuis votre smartphone suivre avec précision certains avions au sol d’aéroports alors que les contrôleurs aériens utilisant encore le SSR ne pourront les voir s’afficher au radar que quelques secondes après le décollage, et ne les verront plus quand ils sont posés.

Dans l’exemple ci-dessous à Bordeaux, et à l’aide du site Flightradar24, il nous est possible de voir la position de tous les trafics au sol depuis notre smartphone ou ordinateur, alors que les contrôleurs aériens, non, ils n’ont que leurs yeux… Pas toujours évident pour le contrôleur sol en heure de pointe et en conditions de faible visibilité.

Avions à mérignac
Avions au sol de Mérignac vu sur le site Flightradar24

Rassurez-vous, les très gros aéroports disposent eux d’un radar sol, exemple à Charles de Gaulle :

Vue du radar sol à CDG
Vue du radar sol à CDG

Les réglementations

Les réglementations concernant les transpondeurs sont très complexes, et nous n’iront pas dans tous les détails. Toutefois, il est bon de savoir que le transpondeur est devenu obligatoire pour voler dans certaines zones.

Le transpondeur peut aussi être obligatoire pour traverser certains espaces aériens. Les aéronefs sans transpondeurs (assez rare de nos jours, concerne surtout les planeurs et ULM) seront alors plus restreints dans leurs évolutions. Des pays obligent eux l’emport d’un transpondeur pour pouvoir voler tout court, d’autres obligent même l’emport d’un mode S !

Comprendre les transpondeurs et les mode A, C, S 5

Différentes fonctions présentes sur un transpondeur

  • Transpondeur ident (Squawk ident) : C’est un bouton. En appuyant dessus, cela enverra un bit supplémentaire sur la réponse à l’interrogation, et fera clignoter le plot radar sur l’écran du contrôleur aérien. Dans un espace dense, il n’est pas rare qu’un contrôleur demande à un pilote de faire un transpondeur ident (ou Squawk ident) afin de le repérer rapidement sur son écran, ou pour vérifier qu’il le reçoit si la radio de l’avion passe mal.
  • Mode STBY (Stand By) : C’est le mode par défaut à utiliser quand un aéronef est au sol. Le transpondeur est sous tension mais « en veille ».
  • Mode ON : Le transpondeur est allumé, mais ne transmet pas son altitude.
  • Mode alticodeur : On parle aussi de mode Charlie, car c’est dans ce mode que l’altitude est transmise et sera visible des contrôleurs. Le mode ALT doit obligatoirement être activé quand l’avion est en vol, et il n’est pas rare que des contrôleurs demandent aux pilotes de vérifier leur alticodeur lorsque ceux-ci oublient de l’activer en vol. Exemple :

    A noter, certains aérodromes rendent obligatoire l’activation du mode ALT au sol, et certains transpondeurs possèdent un mode automatique qui bascule le transpondeur en mode ALT dès que l’appareil est en l’air.

  • VFR : C’est un bouton qui permet, dans un petit avion, d’afficher directement un code transpondeur pré enregistré. En France, on y assigne le code 7000, à utiliser lors d’un vol en espace aérien non contrôlé (classe G ou E).

Comprendre les transpondeurs et les mode A, C, S 6

Si vous pilotez sur avion léger équipé d’un transpondeur, vous avez sûrement déjà remarqué une petite lumière qui clignote à intervalle régulier (4 à 5 secondes généralement). Il s’agit d’un témoin indiquant que votre transpondeur vient de répondre à l’interrogation d’un radar secondaire.

Les codes transpondeur

Comme nous l’avons vu au début, il existe 4096 combinaisons de codes transpondeur possibles. Les codes à utiliser ne sont bien entendu pas aléatoires. Par exemple, en France, un vol de loisir sans contact radio avec un contrôleur aérien devra utiliser le code 7000. Il existe beaucoup d’autres codes réservés pour des activités dont voici quelques exemples :

7500 : Détournement par un pirate
7600 : Panne radio
7700 : Urgence générale (problème technique, passager malade etc..)
7070 : Activité de parachutage
0300 : Vol en CAM V (Vol à vue militaire)

Ce n’est qu’une liste non-exhaustive, il existe encore beaucoup de codes normalisés.


Pour aller un peu plus loin…

Si vous êtes un adepte du suivi des avions via les sites de suivi comme Flightradar24, ou même pilote, vous avez sûrement constaté que parfois, le contrôleur donne toujours le même transpondeur à plusieurs trafics.

Par exemple, en Aquitaine, le contrôleur d’approche donne le code 1230 aux VFR, la tour de Mérignac donne 7030 aux trafics au départ et 7040 à l’arrivée dans la CTR, et ce, même si plusieurs trafics sont en fréquence.

Toujours sur mon installation permettant de suivre les avions autour de chez moi, voici quelques exemples de trafics dans la liste :

Trafics sur VRS

Pour l’appareil encadré en transpondeur 7015, bien que non référencé dans ma base de données avec son mode S, il est possible de savoir que c’est un hélicoptère du SAMU, car ils portent les codes 7014 ou 7015.

Pour les deux trafics encadrés plus bas en 7040, et bien nous savons qu’ils sont dans la CTR de Mérignac avec le contrôleur local (le contrôleur tour), et qu’ils sont à l’arrivée des installations. Avec l’expérience, il devient possible de deviner le type d’appareil, le contrôleur ou l’espace aérien où se situe un appareil rien qu’avec son code.

Enfin, le plus connu est probablement le code transpondeur 1000. Le code 1000 est uniquement utilisable pour des vols aux instruments (IFR), ce qui inclut donc tous les vols commerciaux.

Liste d'avions en transpondeur 1000
Liste d’avions en transpondeur 1000
Pourquoi ce code identique ?

Car comme nous l’avons vu, en mode S, l’identification de l’appareil peut se faire via son adresse OACI 24 bits, et non plus le code transpondeur à 4 chiffres. Plus la peine alors d’attribuer un code puisqu’il ne servirait à rien. Le code 1000 n’est toutefois pas attribué à tout va ! Il n’est pas utilisé par tous les pays, où chaque organisme de la circulation aérienne fonctionne plus ou moins à sa manière.

En Europe, nous avons Eurocontrol, l’organisation européenne destinée à uniformiser la gestion de la navigation aérienne. Cette organisation propose une base de données qui permet de faire la correspondance entre le code 24 bits assigné à chaque aéronef et ses données en question (immatriculation, n° de vol, etc).

Contrôleuse devant son radar
Une contrôleuse devant son radar

Les pays hors Europe ne sont pas concernés, et tous les pays européens n’utilisent pas forcément ce programme. Plusieurs solutions sont donc possibles pour un appareil à destination de l’un de ces pays :

  • Première solution : Un code 1000 ou autre lui est assigné, et les contrôleurs aériens des pays traversés lui assigneront un nouveau code, si besoin, à l’entrée de leur espace aérien. Il n’est pas rare que des pilotes aient à changer de code transpondeur 1, 2 voire 3 fois en plein vol lorsqu’ils croisent plusieurs espaces aériens.
  • Deuxième solution : Il y a eu une coordination entre les différents organismes de contrôle traversés, et un code transpondeur est assigné du départ à l’arrivée.

Quand le code n’est pas 1000 donc, il y a beaucoup de combinaisons possibles, mais là encore, on ne donne pas n’importe quoi. Chaque pays a des fonctionnements différents mais globalement, les régions / aéroports d’un pays disposent d’une plage de codes, afin qu’il n’y ait pas de conflit avec les espaces adjacents.

Enfin, pour revenir sur notre précédent cas pratique en Aquitaine, un trafic VFR dont le transpondeur n’est pas équipé mode S, se verra attribuer un code différent, 1231 par exemple au lieu de 1230 s’il était équipé modes S.
Cela permettra au contrôleur de faire la correspondance avec son immatriculation, et identifier le plot radar grâce au code transpondeur cette fois-ci.

DR-400
Un DR-400 équipé mode S

Quelques problématiques

Nous avons vu qu’en mode S, chaque appareil, et donc chaque transpondeur possède un code 24 bits unique. Celui-ci est attribué par l’autorité du pays immatriculant un aéronef. Lors d’une maintenance ou de la mise en service d’un appareil, il faut alors configurer ce code dans les paramètres du transpondeur. Une erreur est vite arrivée, et quelques incidents mineurs se sont déjà produits quand un mauvais code entré a fait passer un avion pour un autre auprès des contrôleurs aériens.

Autre problématique que nous avons abordée un peu plus tôt, les données ADS-B ne sont pas encore utilisées par tous les services de contrôle aérien. Sur certains aéroports, en conditions de très faible visibilité par exemple, les avions sont obligés de rappeler quand ils ont décollé, quand ils ont dégagé la piste, quand ils sont au parking, etc. Pourtant, avec un ordinateur et moins de 10€ de matériel, n’importe qui peut se bidouiller de quoi suivre les avions, même au sol !

Plots radar

Pour terminer sur l’ADS-B, tous les avions n’en sont malheureusement pas encore équipés, et les réglementations tendent à le rendre obligatoire pour les appareils commerciaux en Europe d’ici mi-2020. La transition est en cours chez certaines compagnies, mais à voir d’ici là si les délais seront tenus !

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée.