Trajectoires 4D pour la gestion du trafic aérien - Concept d’opération et mise en œuvre

L’une des principales missions de la gestion du trafic aérien (ou ATM, de l’anglais Air Traffic Management) est de séparer efficacement des aéronefs partageant un même espace aérien.

Les trajectoires, qui décrivent leur mouvement dans l'espace, jouent un rôle essentiel dans cette tâche, en permettant :

• de maintenir une distance de sécurité adéquate entre les aéronefs ;

• de fournir une description concise des intentions de vol de chaque utilisateur de l’espace aérien (Airspace User ou AU en anglais) ;

• de faciliter la gestion de conflits potentiels entre plusieurs aéronefs ;

• de calculer les éventuelles surcharges de trafic dans les secteurs aériens ;

• d'établir une représentation mentale partagée par les différents acteurs de l’ATM.

Afin de modéliser, représenter et traiter ces trajectoires, divers systèmes automatisés ont été mis en place, tant du côté des compagnies aériennes (par exemple, des algorithmes de planification de vol) que des organismes de contrôle (par exemple, des algorithmes de sectorisation dynamique ou de régulation). Pour faire face à l'augmentation significative du trafic et à sa complexification due à l'émergence de nouveaux types d'aéronefs, d'importants programmes de modernisation des systèmes ATM (comme SESAR  en Europe) ont été lancés, en parallèle de nouveaux systèmes de contrôle automatisés (comme 4-FLIGHT ).

Les trajectoires 4D, incluant la position actuelle et passée de l’avion, mais aussi ses intentions de vol, constituent un élément commun majeur à tous ces programmes et systèmes. Cependant, au moment de leur déploiement, il est essentiel de se poser des questions approfondies sur la notion de trajectoire. Est-ce que tous les acteurs partagent réellement la même définition de trajectoire ? Que signifie concrètement le terme 4D ? Quelles briques technologiques sont nécessaires, aussi bien au sol qu'à bord des aéronefs ? Quelle est la différence entre trajectoire 4D et contrat 4D ? Ces trajectoires 4D peuvent-elles également convenir à la gestion d’autres types de trafic ?

Cet article a pour objectif de répondre précisément à ces questions, en définissant les différents termes et concepts et en explorant les systèmes de gestion de trafic d'hier, d'aujourd'hui et de demain. Comment les trajectoires 4D pourront-elles concrètement être implémentées ? Permettront-elles, grâce à des investissements raisonnables, de répondre aux enjeux de l’ATM des années à venir, en particulier en contribuant à un ATM encore plus sûr, efficace et décarboné ?