Pendant la phase de vol en palier (croisière), même si les instruments de pilotage automatique à bord sont très avancés et permettent au pilote de ne pas manipuler directement les commandes, cela ne signifie pas pour autant que le pilote peut rester inactif. Il doit continuellement scanner les différents instruments, vérifier les diverses données de vol et les noter régulièrement ; son travail reste donc très chargé.

Voici ci-dessous un résumé simple des informations sur les données de vol, divisé en plusieurs sections. Commençons par examiner la vitesse.

Le premier indicateur est la IAS (Vitesse Indiquée) (Indicated Airspeed). Ce chiffre s’affiche dans la case centrale de la bande de vitesse à gauche du PFD (Primary Flight Display), comme le montre le manuel d’entraînement du Boeing 777 ci-dessous. Le chiffre situé à l’endroit indiqué par la flèche “AIRSPEED INDICATION” est l’IAS, montrant ici une vitesse actuelle de 142,5 nœuds.

La vitesse indiquée est la vitesse de l’avion par rapport à l’air, mesurée par la tube de Pitot (ou antenne de Prandtl, Pitot) et les prises statiques. On peut voir la forme du tube de Pitot dans l’image ci-dessous, C’est une photo que j’ai prise au terminal international de l’aéroport international de Tokyo Haneda d’un Boeing 777 de All Nippon Airways. On peut voir sur le côté droit du nez de l’avion, 2 sondes pointant vers l’avant comme des aiguilles ; ce sont les tubes de Pitot. Pour garantir la sécurité, les avions sont généralement équipés de plusieurs tubes de Pitot pour augmenter la fiabilité. Par exemple, le Boeing 777 en possède 3 : deux à droite et un à gauche.

Le principe du tube de Pitot est assez simple, comme illustré dans l’image ci-dessous. L’endroit en bas marqué “Pression totale” (c’est-à-dire la pression dynamique) représente l’entrée d’air à l’avant du tube de Pitot, et l’endroit marqué “Pression statique” représente la prise de pression statique située au milieu du côté du fuselage de l’avion. L’entrée du tube de Pitot sensing la pression de l’air de ram venant de face et la pression statique sensing par la prise sur le côté, la différence entre ces deux pressions constitue l’entrée de la vitesse indiquée. Plus la vitesse de l’avion est élevée, plus la pression dynamique est grande, ce qui pousse la “capsule anéroïde” à l’intérieur du Badin à se dilater, et inversement à se contracter. Cette “capsule anéroïde” est composée de deux plaques de métal très fines soudées ensemble ; sous la pression externe, la boîte se déforme légèrement. Le mouvement de la “capsule anéroïde” est transmis à l’ordinateur. Comme la pression dynamique est proportionnelle au carré de la vitesse, après calcul, le système obtient la vitesse indiquée, l’unité étant les nœuds (knots).

Pression dynamique (valeur affichée par le **Badin**) = 1/2 * masse volumique de l'air * Vitesse vraie^2
Grâce à cette formule, on sait que pour la même pression dynamique, c'est-à-dire avec la même affichage IAS, la vitesse de vol varie en fonction de l'altitude. À ce sujet, j'expliquerai plus bas avec des chiffres réels lors de la présentation du TAS.

La vitesse indiquée IAS est une donnée non compensée, aussi appelée vitesse corrigée, qui représente la vitesse de l’avion par rapport à l’air. L’IAS ne peut pas représenter la vitesse de l’avion par rapport au sol (qu’il soit rapide ou lent), mais elle est extrêmement importante car c’est un indicateur des performances aérodynamiques de l’avion. Toutes les manœuvres et toutes les manipulations des surfaces de commande (comme quand sortir les Volets, la vitesse de vol maximale, la vitesse de Décrochage) nécessitent de prendre l’IAS comme référence. Par conséquent, les pilotes doivent surveiller continuellement cet indicateur pendant le vol.

Il faut également savoir que la pression dynamique est proportionnelle à la masse volumique de l’air. Plus l’altitude de vol est élevée, plus la densité de l’air est faible. Par conséquent, même si l’avion est en vol à grande vitesse par rapport au sol, par exemple si la vitesse sol accélère progressivement jusqu’à 900 km/h, l’IAS peut quand même diminuer lentement.

Référence : L’image ci-dessous est un schéma de l’emplacement des tubes de Pitot et des prises statiques du Boeing 777.

Le deuxième indicateur de vitesse est le TAS (Vitesse Vraie) (TRUE AIRSPEED), ou appelé Vitesse Propre. Il s’affiche comme “TAS 326” dans le coin supérieur gauche de l’écran ND (Navigation Display) dans l’image ci-dessous.

L’IAS mentionnée plus haut est calculée en se basant sur la densité de l’air au niveau du sol. Par conséquent, la vitesse calculée en se basant sur la pression atmosphérique à l’altitude actuelle de l’avion est la véritable vitesse de l’avion : c’est le TAS (Vitesse Vraie). C’est seulement grâce au TAS que l’on peut vraiment connaître la vitesse de vol de l’avion. C’est aussi la raison pour laquelle le TAS est affiché sur le ND (Affichage de navigation).

Regardons une comparaison des données IAS et TAS. Par exemple, quand l’IAS est de 270 nœuds : Au niveau du sol : Le TAS est bien sûr de 270 nœuds. Pression dynamique 17 atmosphères. À 20 000 pieds (environ 6 100 mètres) : La densité de l’air diminue de 53 %. Pour maintenir la même pression dynamique, le TAS doit être de 362 nœuds, soit une vitesse de 670 km/h. À 30 000 pieds (environ 9 100 mètres) : La densité de l’air diminue de 37 %. Pour maintenir la même pression dynamique, le TAS doit être de 423 nœuds, soit une vitesse de 783 km/h. À 35 500 pieds (environ 10 800 mètres) : Le TAS est de 462 nœuds, soit une vitesse de 856 km/h.

On peut voir que plus l’on vole haut, même sans augmenter la Poussée des moteurs, la vitesse réelle de l’avion devient de plus en plus rapide. Pour les compagnies aériennes et les passagers, pour gagner du temps de trajet et arriver à Destination le plus tôt possible, voler à une altitude aussi élevée que possible est un choix qui satisfait tout le monde.

Le troisième indicateur de vitesse est le GS, ou Vitesse Sol. Le sens de cet indicateur est le plus facile à comprendre : c’est la vitesse de vol de l’avion par rapport au sol.

La vitesse GS est liée à la force et à la direction du vent. Dans une condition de vent de face, on soustrait la vitesse du vent par rapport à la direction de vol à partir du TAS (Vitesse Vraie) pour obtenir la vitesse sol GS ; pour le vent arrière, on ajoute la vitesse du vent pour obtenir le GS.

Par conséquent, en regardant l’image ci-dessus, GS 338 indique que la vitesse sol (GROUND SPEED) est de 338 nœuds/heure. TAS 326 indique que la vitesse vraie (TRUE AIRSPEED) est de 326 nœuds. En dessous, 336 degrés / 11 indique que la direction du vent est de 336 degrés pour une vitesse de 15 nœuds. La flèche en dessous indique la direction du vent. On peut donc voir qu’à ce moment, l’avion est pratiquement dans une condition de plein vent arrière, c’est pourquoi la vitesse sol est plus rapide que la vitesse air.

Le quatrième indicateur important est le nombre de Mach.

Le nombre de Mach porte le nom du physicien autrichien Ernst Mach, abrégé en M. Il est défini comme le rapport entre la vitesse d’un aéronef en vol dans l’air et la vitesse du son, c’est-à-dire un multiple de la vitesse du son. Comme la vitesse de propagation du son dans l’air varie selon les différentes conditions, Mach n’est aussi qu’une unité relative, la vitesse spécifique de “chaque Mach” n’est pas fixe. À basse température, la vitesse de propagation du son est plus faible, donc la vitesse correspondant à un Mach est plus basse. Par conséquent, relativement parlant, il est plus facile d’atteindre un nombre de Mach plus élevé à haute altitude qu’à basse altitude.

Le nombre de Mach s’affiche également sur le PFD, comme le chiffre “.395” dans la case en bas de l’image ci-dessous, à l’endroit “CURRENT MACH”. Le nombre de Mach à bord de l’avion est calculé à partir de la valeur IAS. Par exemple, à une altitude de 35 500 pieds (environ 10 800 mètres), quand l’IAS est de 270 nœuds, le nombre de Mach est de 0,803. De plus, la valeur TAS est calculée à partir du nombre de Mach, et le GS est calculé par le système de navigation inertielle.

En général, lors du Vol en palier à haute altitude, on utilise le nombre de Mach plutôt que la vitesse indiquée pour le contrôle, comme le bouton au-dessus de la fenêtre IAS/MACH sur le MCP du Boeing 777 ci-dessous, qui permet de changer la vitesse de réglage entre IAS et Mach. C’est parce que lorsque la vitesse de l’avion approche celle du son, la vitesse de l’air au-dessus de l’aile peut dépasser la vitesse du son, créant ainsi une onde de choc puissante. Cela crée une énorme vibration sur l’aile, c’est-à-dire le mur du son. Le mur du son peut endommager la structure de l’avion et, dans les cas graves, causer un crash. Par conséquent, les avions de ligne ont tous un indicateur Mmo, indiquant le nombre de Mach maximal limité que l’avion peut atteindre, afin de protéger la résistance de la cellule contre tout dommage.

De plus, similaire au Mmo, il y a le Vmo, qui est la vitesse indiquée maximale limitée que cet avion peut atteindre. Plus la vitesse (IAS) est élevée, plus la Portance est grande, et plus les exigences de résistance du fuselage sont élevées. Si une certaine valeur est dépassée, la cellule de l’avion risque également d’être endommagée.

Regardons quelques données concrètes de vitesses limites maximales : Airbus A380 Vmo 340 nœuds Mmo 0,89 Mach Airbus A330 Vmo 330 nœuds Mmo 0,86 Mach Boeing 747 Vmo 365 nœuds Mmo 0,892 Mach Boeing 777 Vmo 330 nœuds Mmo 0,87 Mach

Vous pourriez dire : “Mais il n’y a pas le Concorde, l’avion supersonique ? Pourquoi pouvait-il voler en supersonique ?” Pour réaliser le vol supersonique, l’avion doit renforcer la résistance de sa structure et être conçu avec une forme aérodynamique réduisant la Traînée. Mais renforcer la résistance alourdit forcément la structure, ce qui entraîne des inconvénients comme une réduction du nombre de passagers et une augmentation de la consommation de carburant. Pour réduire la Traînée, il faut amincir le bord d’attaque des ailes, ce qui réduit encore la capacité de carburant et raccourcit la distance de franchissement. En même temps, le vol supersonique génère un bruit énorme, et ses ondes de choc peuvent même briser les vitres des bâtiments au sol. Cela a conduit à l’établissement de règles interdisant le vol supersonique au-dessus des terres, de sorte que le Concorde ne pouvait effectuer une croisière supersonique qu’au-dessus des océans. Cela a encore grandement limité son utilisation, et finalement, pour diverses raisons économiques, il a dû être retiré du service. Par conséquent, les avions modernes sont essentiellement subsoniques, avec une vitesse maximale comprise entre 0,8 et 0,9 Mach. On peut dire que c’est le meilleur équilibre entre sécurité et rentabilité avec le niveau de technologie actuel.

Fin

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