Navigation et réglementation

Navigation et réglementation
Navigation aérienne F. WILLOT

Navigation aérienne I Se repérer sur la terre II Les cartes aéronautiques III Les méthodes de navigation IV Altimétrie V Préparation et exécution d’un vol

Navigation aérienne I Se repérer sur la terre
I-1 Les coordonnées géographiques I-2 Les distances sur la terre I-3 Les caps

Navigation aérienne I Se repérer sur la terre I-1 Les coordonnées géographiques

Pour localiser le parallèle sur lequel se trouve un point on utilise l'angle entre l'équateur et le point considéré. On l'appelle latitude. La latitude est comprise entre 0° (équateur) et 90° (pôles). On précise l'hémisphère dans lequel se trouve le point pour assurer la localisation (N ou S).

Pour localiser le méridien sur lequel se trouve le point, on utilise un méridien de référence (GREENWICH) et l'angle entre cette référence et le méridien sur lequel se trouve le point. Cet angle est appelé longitude. La longitude est comprise entre 0° (méridien de Greenwich) et 180° (méridien opposé). On précise si l'angle doit être parcouru vers l'est ou l'ouest.

Pour se repérer sur la surface de la terre, il suffit de préciser au croisement de quel parallèle et de quel méridien on se trouve.

Par exemple le terrain de Bondues a pour coordonnées : latitude 50°41'17"N et longitude 003°04'36"E. Les coordonnées sont toujours données de cette façon et avec cette précision. Remarque : les cercles dessinés à la surface et centrés sur le centre de la terre sont appelés grand cercles (ex : l'équateur). Les méridiens sont des demis grands cercles. Les autres sont appelés petits cercles (ex : les parallèles autres que l'équateur).

Navigation aérienne I Se repérer sur la terre I -2 Les distances sur la terre
L'unité de distance en aéronautique n'est toutefois pas le kilomètre mais le "nautical mille" ou nautique (Nm). Le nautique correspond à la distance que l'on parcourt sur un grand cercle lorsqu'on décrit un arc intercepté par un angle de 1'. 1Nm = 1,852km.

Pour déterminer la distance séparant deux points sur une carte: on la relève au compas on la reporte sur un méridien (grand cercle). on regarde alors quelle est la valeur de l'angle l'interceptant (en ') et on obtient directement la distance en Nm Attention, il ne faut pas utiliser cette méthode sur les parallèles: ceux-ci n'étant pas des grands cercles, la distance séparant deux points écartés d'un même angle en longitude varie en fonction de la latitude :

Par le calcul depuis les coordonnées: d = D.cos(L)

Il faut garder à l’esprit que les mesures de distances sur la carte comportent des erreurs en raison de la projection utilisée pour réaliser la carte. Les GPS peuvent donner la distance entre 2 points à partir de leurs coordonnées.

Navigation aérienne I Se repérer sur la terre I - 3 Les caps
Pour se rendre d'un point à un autre, on trace un trait sur la carte entre le point de départ et le point d’arrivée. On mesure ensuite l'angle entre un méridien et la ligne tracée sur la carte (= route) en tournant dans le sens horaire et en prenant comme référence la direction du Nord géographique (= Nord vrai). Cet angle est appelé route vraie (Rv). La direction du nord représente une route vraie 0°, celle de l‘Est une route vraie 90°, celle du Sud une route vraie 180° et celle de l‘Ouest, une route vraie 270°. Sans vent la route représente le cap vrai que l'avion doit suivre pour arriver au point voulu.

En fait les instruments de bord ne donnent pas d'information sur le cap vrai de l'avion mais sur son cap magnétique. La terre se comporte comme un aimant dont les pôles magnétiques sont légèrement décalés par rapport aux pôles géographiques. Il est donc important de déterminer le cap magnétique de la route (Rm) que l'on veut suivre.

L'angle orienté entre la direction du nord vrai et celle du nord magnétique en un point donné de la surface de la terre est appelé déclinaison magnétique (ou déclinaison) et on le note D. Cet angle est positif si la déclinaison est vers l'est et négatif si elle est vers l'ouest. En France elle évolue entre 1°W (extrémité Est de la côte d'azur) et 5°30'W (pointe Finistère). On a la relation : Rv = Rm + D

Exemple un aéronef décolle de Toulouse pour aller à Perpignan. Sur la carte on relève une route vraie de 120°. Dans cette région la déclinaison est de 4° ouest. On peut alors calculer la route magnétique à suivre : Rv = Rm +D donc Rm = Rv - D Avec : Rv = 120° et D = -4° On a alors : Rm = 124°

A partir des coordonnées géographiques des points de départ et d'arrivée on peut calculer la distance à parcourir et déterminer la route vraie à suivre. Exemple : un pilote d'avion veut se rendre du point A au point B. Les coordonnées géographiques de ces points sont : A : 45°30'N et 001°20'E B : 46°10'N et 002°40'E

On peut déterminer les écarts de latitude DL et de longitude Dl entre les deux points : DL = 46°10’ - 45°30’ = 40’ Dl = 0002°’40’ °20’ = 1°20’

On convertit les écarts angulaires (en ‘) en distances (Nm) en utilisant la latitude moyenne pour convertir Dl : DL = 40 Nm Dl = 80*cos((46°10’ + 445°30’)/2) = 55,7 Nm On peut alors calculer la distance entre les deux points A et B ainsi que la route vraie à suivre pour aller de A à B :

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques
En fonction du type de navigation, le pilote doit utiliser des cartes bien déterminées. Les cartes sont obtenues par projection de la surface de la Terre sur une surface plane. Elles présentent donc des déformations en fonction du type de projection retenu. La plus couramment utilisée est la projection dite « Lambert conforme ». C’est elle que l’on a retenu pour les 1/ et 1/

II-1 L’échelle d’une carte II-2 La 1/ ème II-3 La 1/ ème RN à vue II-4 La ½ ème IFR

Lorsque l'on projette sa surface sur une carte on engendre des déformations. Plus la carte représente une partie importante de la Terre et plus les déformations sont importantes. On utilise donc des cartes dont l'étendue représentée est limitée. Les parallèles et méridiens sont figurés sur les cartes afin de pouvoir donner les coordonnées géographiques de tous les points y figurant. Pour tenir compte de la déclinaison, une représentation à petite échelle de la France avec quelques isogones (lignes d’égale déclinaison) se trouve dans la légende.

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II-1 L’échelle d’une carte
Les cartes aéronautiques les plus utilisées ont pour échelle 1/ ème, 1/ ème et 1/ ème. Ce chiffre représente le rapport entre la distance mesurée sur la carte et la distance réelle. En pratique, sur ces cartes 1cm représente respectivement 5 km, 10 km et 20 km.

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II-1 L’échelle d’une carte
Quelle est la distance réelle entre 2 points séparés de 12cm sur une carte au 1/ ème? Quelle distance sépare, sur une carte au 1/ ème, 2 points distants de 180km? Repérer sur une carte au 1/ ème les villes de LILLE et d’AMIENS et en déduire la distance qui les sépare.

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II - 2 La 1/500 000ème

Cette carte sert au vol à vue en basse altitude. Les renseignements qui y sont indiqués sont entre le sol et 5000ft QNH. Tout ce qui commence au dessus n’apparaît pas. On y trouve les villes, villages principales routes, voies ferrées, cours d’eau, forêts, reliefs,… On y trouve aussi les obstacles artificiels (antennes,…).

Les zones aéronautiques y figurent également avec notamment les: TMA CTR Zones P, R, D Axes de voltige, zones de parachutage, … Des informations sur la classification des zones et les fréquences radio de contact.

Les terrains d’aviation avec le nom du terrain la fréquence radio de la tour l’altitude du terrain en ft (au QNH) la longueur de piste en centaines de m. la présence ou non d’un balisage lumineux Les principales balises de radionavigation et leur fréquence.

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II - 2 La 1/1 000 000ème RN à vue

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II - 2 La 1/1 000 000ème RN à vue
Cette carte est utilisée pour la radionavigation à vue. Elle comporte beaucoup moins de détails sur le relief et le sol que la 1/ mais plus sur les balises RN et les routes entre elles. Les zones représentées sont comprises entre 3000ft AMSL (ou 1600 AGL) et le FL195.

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II - 2 La 1/2 000 000ème IFR

Navigation aérienne II Les cartes aéronautiques II - 2 La 1/2 000 000ème IFR
La 1/ ème ne représente aucun détail de la géographie des zones qu'elle représente. Elle ne fournit que les informations sur les balises de RN, les airways, les zones de contrôle et les fréquences associées. Il en existe toujours 2 pour une même région : 1 pour l'espace inférieur et 1 pour l'espace supérieur. Elle ne sert qu’en vol IFR.

Navigation aérienne III Les méthodes de navigation
III-1 La navigation à l’estime III-2 Le cheminement à vue III-3 Le cheminement radionav

Navigation aérienne III Les méthodes de navigation III-1 La navigation à l’estime
C’est la méthode de base enseignée dans les écoles de loisir comme les écoles professionnelles. Elle consiste à: tracer la route entre 2 points sur la carte déterminer le cap magnétique de cette route calculer le temps de parcours A l’heure prévue on doit survoler le point prévu si le cap a été maintenu.

Pour assurer la navigation on prend des points de repère intermédiaires si les branches de navigation sont longues. Ces points permettront aussi de déterminer le vent et de la corriger. Cette méthode est fiable : on peut assurer le passage à quelques dizaines de mètres près de la verticale d’un point et à quelques secondes près suite à une navigation d’une durée d’une heure ou plus.

Afin de gérer au mieux la navigation en vol, le pilote prépare, au sol, un log de navigation. Celui-ci contient: - l’identification des points de virage. - les caps magnétiques à suivre (sans vent). - les distances pour atteindre les points. - les temps de parcours prévus sans vent. - l’heure à laquelle on prévoit d’arriver. - le carburant consommé. - des colonnes renseignées en vol pour tenir compte du vent

Vp = Fb = Repère Cm Dist Tsv HEA Conso X Dt HRA Rem RDO

Il est utile dans les remarques de noter les déroutements à envisager ainsi qu'une altitude de sécurité (1500 ft au dessus de l'obstacle le plus élevé dans une bande de 5Nm autour de la route prévue). Dans la colonne RDO on peut indiquer les fréquences des balises RN à proximité, des terrains proches de la route et celles des organismes de contrôle gérant les zones environnantes.

Le calcul du temps sans vent se fait à l'aide du facteur de base : Fb = 60/Vp En mettant Vp en Km/h, pour calculer le temps sans vent pour parcourir la distance D (en km), il suffit de faire: Tsv = D*Fb. Le résultat est en minutes.

Lorsqu’ y a du vent, les paramètres déterminés lors de la préparation ne seront pas tout à fait respectés. Le vent est donné par deux paramètres : la direction de laquelle il vient et sa vitesse. Par exemple un vent du 135 pour 12kt provient du sud-est (cap 135°) et souffle à la vitesse de 12 nœuds. Il se note Vw = 135°/12 kt. Influence du vent sur la navigation : Il modifie la vitesse sol Il modifie la route suivie

Sans vent on a Vs = Vp (vitesse propre). Si le vent est arrière Vs > Vp (il "pousse" l'avion). Si le vent est de face, Vs < Vp (il « freine l'avion »). Si le vent est dans l'axe de la route, il n'a pas d'influence sur celle-ci. S’il vient de la droite de la route, il dévie l'avion à gauche de celle-ci. S’il provient de la gauche de la route, il le dévie à droite. Dans les deux cas on dit que le vent engendre une dérive ( = angle entre la route tracée et la route réellement suivie). La dérive se note X et se compte positivement quand elle est à droite de la route tracée.

Le vent peut être décomposé: vent effectif Ve = Vw.cosa (parallèle à la route) vent travers Vt = Vw.sina (perpendiculaire à la route) L'angle entre le cap de l'avion et la route suivie est la dérive X. Le triangle des vitesses permet de prévoir l'influence du vent.

En pratique, on repère sa dérive afin de revenir sur la route et de maintenir un cap corrigé qui permettra de la maintenir. De même on repère son écart de temps entre le temps prévu et le temps réel pour corriger les HEA (heures estimées d'arrivée). La correction des caps en tenant compte du vent se base sur le schéma suivant: - ® ¬ + Rv X Cv D Cm d Cc « Retouchez votre dérive, cela vous donnera chaque mesure de votre cap compas. »

Navigation aérienne III Les méthodes de navigation III- 2 Le cheminement à vue
Il consiste à chercher des points de repère visuels tout au long du trajet et à effectuer la navigation en passant d'un point de repère à un autre. Possible par très bonne météo et dans des zones avec beaucoup de repères faciles à identifier. Il est impératif de toujours prévoir un tracé rigoureux avec un log complet auquel on pourra se raccrocher si l’on doit passer du cheminement à l’estime.

Exemple de cheminement à vue: Depuis AMIENS, suivre la somme vers l’Est jusqu’à PERRONE Virer au Sud-Ouest et suivre la voie ferrée jusqu’à l’autoroute Suivre l’autoroute vers le sud jusqu’à ROYE Virer vers le Nord-Ouest et suivre la route d’AMIENS

Navigation aérienne III Les méthodes de navigation III- 3 Le cheminement radionav
Il se pratique dans le même esprit que le cheminement à vue mais utilise des balises de RN ( VOR et radiocompas) comme points de repère. On note la fréquence des balises et le radial (ou QDM) que l'on désire suivre et on passe ainsi de balise en balise jusqu'à la destination. Il faut être très prudent car les balises sont destinées à l'origine aux avions en IFR et il est donc très important de ne pas interférer avec eux (altitude ou FL de vol et contact radio dans les zones contrôlées).

Exemple de cheminement radionav: Depuis BEAUVAIS, rejoindre le QDM 070 de Montdidier MTD (113.65) Intercepter alors le QDM 125 de Compiègne CO (553.5) Suivre ensuite le QDM 270 de Beauvais BVS (115.9)

Navigation aérienne IV Altimétrie
IV-1 L’atmosphère standard IV-2 Les calages altimétriques IV-3 La sécurité altimétrique

Navigation aérienne IV Altimétrie IV-1 L’atmosphère standard
L’atmosphère dite standard correspond aux paramètres moyens de l'atmosphère au cours de l'année. Les valeurs de référence en sont les suivantes : à z = 0 m, po = Pa = 1013,25 mbar , To = 15°C et ro(air) = 1,225 kg.m-3 T évolue en fonction de l'altitude selon la loi T = To – 2 ° / 1000 ft p (en hPa=mbar) = po - z (en ft) / 28 pour z < 2500 ft

On définit plusieurs atmosphères standard en fonction de la région du monde considérée. Les altimètres sont calibrés à partir de cette atmosphère.

Navigation aérienne IV Altimétrie IV- 2 Les calages altimétriques
L'atmosphère ne répondant pas à ce modèle tous les jours il est nécessaire de pouvoir modifier le calage de l'instrument si on veut afficher une hauteur de 0m au sol. Pour cette raison il est possible de choisir la pression de référence utilisée par l'altimètre pour z = 0 m.

On utilise 3 types de calages : - le QFE pour afficher la hauteur de l'avion par rapport au terrain. (calage local dans le circuit d’aérodrome) - le QNH pour afficher l'altitude de l'avion par rapport au niveau de la mer (calage régional en basse altitude) - le 1013 pour afficher le niveau de vol (FL) de l'avion par rapport au niveau 0 (calage universel au dessus de 3000ft).

Navigation aérienne IV Altimétrie IV- 3 La sécurité altimétrique
Non seulement la pression au sol n'est pas toujours la même que la pression standard, mais la température non plus. L'indication de l'altimètre est alors faussée. On peut la corriger en utilisant la relation suivante :

Si l'atmosphère est chaude, la hauteur réelle est plus importante que la hauteur indiquée et la sécurité n'est pas engagée. Dans le cas contraire, il est prudent de corriger la hauteur pour s'assurer une marge de passage au dessus des obstacles.

1) Un altimètre calé sur 1013,25 hPa indique 10 000 ft. L'aéronef survole un terrain d'altitude Zt = 560 ft. Le QFE du jour est 1003 hPA. Qu'indiquera l'altimètre si on le cale sur le QNH, puis sur le QFE? 2) Un avion décolle de BONDUES (Zt = 69 ft) avec le QFE de 1005 hPa d'affiché. L'antenne du mont des cats est annoncée à 1211 ft AMSL. A quelle altitude doit-il la survoler pour respecter une marge de 150 m? Quelle sera la hauteur indiquée par l'altimètre s'il ne modifie pas le calage? Quel est alors son FL?

Navigation aérienne V Préparation et exécution d’un vol
V-1 Préparation au sol V-2 Exécution du vol V-3 Conclusion d’un vol

Navigation aérienne V Préparation et exécution d’un vol V-1 Préparation au sol
Avant de prendre l’avion, le pilote a un certain nombre de tâches à accomplir: Tracer la navigation sur la carte 1/ Vérifier la possibilité de traverser les zones contrôlées sur le trajet Vérifier les activations des zones R ou D proches du tracé Prévoir les déroutements en cas de dégradation météo

Rassembler la documentation: Licence à jour Carnet de bord de l’avion Cartes VAC du terrain de départ, d’arrivée et de déroutement Certificat d’immatriculation Certificat de navigabilité (ou de la fiche d’identification pour un ULM), La fiche de pesée L’attestation d’assurance.

Prendre les derniers NOTAM (Notice To Air Men). Ces bulletins d’information sont destinés à donner des informations temporaires ou de dernière minute sur les terrains ou les zones aériennes. Prendre les dernières informations météo: les TAF (Terrain of Arrival Forecast) et les METAR (METeo of Arrrival) des terrains de départ, d’arrivée, de déroutement et ceux proches de la route.

Déposer un plan de vol pour pouvoir pénétrer certaines zones ou pour bénéficier des services d’alerte du contrôle aérien.

Navigation aérienne V Préparation et exécution d’un vol V- 2 Exécution du vol
Le vol commence au parking avec la visite prévol. Celle ci consiste à vérifier le bon état de l’avion (état général, état des gouvernes, niveau d’huile,niveau d’essence,…). Cette visite doit être effectué avant chaque vol quelque soit sa durée et que l’avion ait volé avant ou non dans la journée.

Avant de décoller le pilote devra effectuer des check lists. Celles ci ont pour but de vérifier le bon fonctionnement de tous les équipements et de toutes les parties mécaniques de l’avion avant de prendre l’air. Leur respect est indispensable à la sécurité.

En vol le pilote devra veiller à respecter sa navigation en s’assurant du passage par les points de repère prévus. Il doit intégrer l’effet du vent pour corriger son log de navigation rempli au sol. Le pilote vérifie également sa consommation de carburant pour s’assurer de ne pas tomber en panne sèche.

Le pilote doit respecter les zones P, D ou R. Il doit contacter le contrôle pour la pénétration des zones D. Il doit écouter la radio dans les zones contrôlées pour recueillir des informations sur les autres trafics.

La sécurité d'un appareil en VFR est avant tout assurée par la vigilance de son équipage. Il doit assurer une surveillance du ciel de tous les instants. Il ne faut regarder à l'intérieur de la cabine que le minimum de temps nécessaire. Il faut bien penser à surveiller le ciel dans le plus grand espace possible et pas seulement juste devant l'avion. Le danger peut venir des côtés. Les autres avions ne sont pas les seuls dangers : oiseaux ,antennes, ...

Les paramètres moteurs ne se vérifient pas seulement au point fixe avant le décollage. Il faut périodiquement contrôler le bon fonctionnement de celui-ci au cours du vol afin de pouvoir détecter très vite un éventuel problème (givrage du carburateur, surchauffe, baisse de pression d'huile,...) et réagir avant que la situation ne devienne réellement dangereuse. En l’air le temps pour réagir est toujours compté.

Tout comme l'avion la météo se surveille attentivement. Le ciel n'est pas toujours bleu à perte de vue et si les nuages se font de plus en plus menaçants, il faut prendre la décision d'adapter sa route (se dérouter) ou même éventuellement de faire demi-tour avant de se trouver dans une situation dangereuse. L’écoute des ATIS des aéroports proches de la route permet de connaître l’évolution des conditions.

Il faut ensuite amener l’avion au parking en respectant les taxiways.
Navigation aérienne V Préparation et exécution d’un vol V- 2 Exécution du vol Le pilote doit soigneusement préparer son arrivée sur le terrain de destination: Contact radio Intégration dans le circuit Respect des consignes du terrain Surveillance du trafic dans le circuit … Il faut ensuite amener l’avion au parking en respectant les taxiways.

Navigation aérienne V Préparation et exécution d’un vol V- 3 Conclusion d’un vol
Il faut ensuite remplir la feuille d'activité de l'aéroclub (qui permet de suivre régulièrement l'activité en vol de l'ensemble des membres du club) On renseigne également son carnet de vol personnel (qui permet de suivre l'évolution de l'activité d'un pilote par les autorités) Dernier document à renseigner : le carnet de bord de l'avion (qui permet de suivre l'évolution de l'avion, d'assurer son entretien périodique et de signaler les éventuelles anomalies rencontrées en vol afin qu'elles soient traitées avant que l'avion ne reprennent l'air).

Tout comme une voiture, un aéronef doit être entretenu régulièrement. Il faut assurer un entretien périodique des différentes parties de l'avion. La périodicité de cet entretien est fixée par le constructeur au vu des technologies employées dans la construction et de l'expérience acquise lors des essais de certification de l'appareil. Tout est consigné dans le manuel de vol, d'utilisation et d'entretien de l'appareil et il est de la responsabilité de l'exploitant (l'aéroclub) de respecter ces consignes.

Toutefois, il est de la responsabilité des pilotes de bien noter les heures de vol qu'ils effectuent sur le carnet de bord (sans triche!) afin que la périodicité de l'entretien puisse être assurée sans problème. Tout manquement à ces règles peut entraîner des accidents mortels.

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Fin. Navigation aérienne

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