Le Trésor Des Kerguelen

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016 Calculs rapides et opérations mentales en vol …

     Il est bien évident que pendant un vol, un pilote aura un tas de choses à faire « en même temps » et de tête, en particulier des calculs d'estimations. Il faut donc adopter dès le départ une bonne méthodologie de travail et des astuces simples pour clarifier ce travail au maximum. Il en va du bon déroulement d'un vol.

Parmi ces tâches, on va trouver des calculs à effectuer pour la conso carburant et la gestion des réservoirs, les problèmes de dérive ou de correction de cap en fonction des vents rencontrés, les calculs de Vi, Vp, Vs en fonction de la tempé, de l'altitude ou de la configuration de la machine, etc, etc...

Voici donc résumées, un tas d'astuces permettant d'affiner et de réduire le temps de recherche (ou de calcul, simplifié) pour tous ces paramètres.

1) Calcul de la conso et du poids du carburant embarqué...

Préliminaire à ce calcul...

Ratio pratique de la conso d'un GMP avion en fonction de sa puissance :

Compter entre 20 et 25% de la puissance du GMP (en CV), en L par heure (20 % en croisière à 25% pour la montée). Exemples...

Si vous avez un moteur 4c de 112 Cv... 20% donnera, 2 X 11,2 = 22,4. Le moteur va donc consommer entre 20 et 27L d'AVGAS par h.

Avec un GMP 6c type IOC 340 (300Cv) cela va donner : 20% = 60. Le moteur consommera entre 60 et 75 L /h.

Le tout pourra varier au cours du vol, suivant le pourcentage de puissance appliquée (montées, paliers, vents portants ou contraires...) ! Ce ratio vous donnera toutefois une idée assez précise de votre « besoin » pour la navigation envisagée (y ajouter les réserves, obligatoires). Pour simplifier encore, on peut aussi considérer que la descente compensera le surplus de conso de la montée initiale. Dans l'absolu, on pourrait donc prendre 20-22% de façon générale pour le calcul estimé. Il faut néanmoins resté prudent sur une « conso théorique estimée faible», (penser à des conditions MTO défavorables).

Ensuite, à partir de la quantité à embarquer, le poids de carburant va être obtenu ainsi :

Si le plein est effectué en litres (ceci est un calcul mental simplifié mais très pratique)...

Capacité en litres moins 25 % = poids carburant en kg

Exemple vous chargez 160L... 160 - 40 (25%, soit ¼ de 160) = 120 Kg.

Si plein effectué en Gallons, valable pour Gal US...

Capacité en gallons (US) X 3 - 10% = poids en Kg.

Exemple, vous chargez 40G US... 40X3 = 120 -12 (10% de 120) = 108Kg.

Pour les pilotes effectuant des vols à l'étranger...

Attention, il y a un piège lorsque vous chargez un appareil en Gal.

En effet, il faut toujours savoir si vous refuelez en G US ou en G British (GB ou appelé encore Impérial) ! Car suivant que ce soit l'un ou l'autre, le résultat du chargement sera bien différent.

Un Gallon US vaut 3,78 L

Un Gallon Impérial (ou British) vaut 4,54L

On voit donc qu'il y a une différence de...0,76L par Gallon (soit 16%)!

Si vous chargez 100 GalUS à la place de 100 GalB, il vous manquera donc... 76 L de carburant sur les 454 L demandés, soit 16% de votre besoin manquant ! Attention : DANGER.

Ce cas s'est déjà produit et à plusieurs reprises sur des avions (même de ligne ! ...avec perte de l'appareil malheureusement et parfois ses occupants). Il suffirait pourtant de supprimer l'un des deux pour ne plus voir cette monumentale connerie se reproduire !

2) Distance de décollage par vent fort...

     Si vous avez du vent fort de face, au décollage, vous pourrez diminuer la distance estimée de déco ainsi...

Enlever jusqu'à 20% de la distance par tranche de 5 Kts de vent « si régulier et de face ». S'il a une composante partielle de côté, prendre seulement 10%. Si plein travers : voir limitations au manuel de vol et dans ce cas, pas de correction.

Ainsi avec un vent régulier de face à 15 Kts, la distance de décollage sur avion léger, va se réduire en pratique de presque moitié ! De même à l'atterrissage, réduction du roulage au sol mais par contre augmentation de la Vp à faire en finale (en prévention par sécurité, s'il y a du gradient important en courte finale).

3) Variation de température, altitude-pression, calage altimétrique...

     On considère une atmosphère standard de départ avec les paramètres ci-dessous...

Tempé au sol de 15°C et pression de 1015 hPa.

La tempé va diminuer avec l'altitude de 2°C par tranche de 1000 Ft.

Ainsi à 5000 Ft, on va avoir...5 X 2° = -10°C sur la tempé de départ.

Au FL 105 (10500 Ft) on aura... 10,5 X 2° = - 21°C >> et donnera : +15° - 21 = - 6°C à l'extérieur !

On peut donc déduire à quelle altitude, le risque de givrage peut encore intervenir.

Rappel, risque de givrage si la tempé extérieure est comprise dans les fourchettes : -5°/ 0°C jusqu'à +15°/+20°C.

Tout ceci sera à adapter en fonction de la tempé réelle au sol au moment du départ. D'où l'importance de la connaître ainsi que le point de rosée et de les noter au Log de Nav. Cela va vous permettre d'évaluer ces risques par la méthode rapide, donc de connaître l'altitude à laquelle vous pourrez vous retrouver en conditions givrantes. Issu de ce calcul, vous pourriez alors souhaiter changer de FL en fonction de ces données pour ne pas rester en zone de conditions givrantes. Cela sera à voir par radio (clearance) avec le centre de contrôle régional (CCR) dont vous dépendrez.

Rappel des règles de calage altimétrique...

En vol proche d'un aérodrome : on reste calé au Fox Echo de départ (QFE – équivalent au zéro du seuil de piste).

En vol local plus éloigné : on se cale au référentiel de pression QNH (donné par région au METAR).

En vol de croisière de niveau (FL) : on se cale au standard international de 1013 hPa.

Les FL se terminent par 0 en IFR et par 5 en VFR.

Les niveaux de vols seront pairs si cap de route compris entre 180° et 359° (40, 60, 80.../...340, 360, 380).

Les niveaux de vols seront impairs si cap de route compris entre 000° et 179° (50, 70, 90.../...350,370,390).

4) Calcul de Vi, Vp, Vs et correction de cap...

Première correction, la vitesse propre dans la masse d'air, la Vp...

     On peut prendre comme règle pour simplifier les calculs... Vp = Vi + 1% par tranche de 600Ft d'altitude de vol.

Exemple...

Vous êtes stable au FL85 (donc 8500 Ft), on va avoir...:

8500 : 600 = 14,16 arrondi à 15, ce qui va faire 15% de Vi en plus.

Pour un calcul mental, 15 = 10 + la moitié de ce résultat (soit 5). Procéder ainsi par décomposition primaire est simple.

Soit... Si Vi est 110Kts... 10% = 11 +5 = 16

Donc la Vp au FL 85 sera de 110 +16 = 126 kts.

Cette première Vp calculée ne sera pas encore votre vitesse réelle /sol (la Vs), non, car il faudra tenir compte maintenant du vent, c-à-d le déplacement même de la masse d'air dans laquelle vous évoluez !

Vi = Vitesse relative de l'avion indiquée au Badin.

Vp = Vitesse propre (ou réelle) de l'avion dans la masse d'air.

Vs = Vitesse réelle de déplacement par rapport au sol.

Pour la Vs, voir ci-dessous.

Deuxième correction, le cap... (fonction de la force et direction du vent)... :

     Cette seconde correction pour connaître la Vs, va entraîner deux choses, une première correction sur la vitesse de l'avion et une seconde correction sur le cap compas à suivre et/ou suivi.

Pour cela il va falloir réfléchir en 3D si je puis dire.

Ce tableau à le mérite d'être très visuel et simple pour obtenir un résultat rapide et fiable !

NB : un appareil de navigation bien pratique pour connaître sa dérive est l'ADF ou le VOR (ou NDB). En effet si vous faites du homing sur une station, l'aiguille va vous indiquer un cap à suivre vers la station. Si celui-ci diffère régulièrement du cap réel suivi, eh bien la différence sera tout simplement votre dérive (force et direction aisément estimables).

Voici un tableau résumant bien les corrections à effectuer...

Utilisation de ce tableau....

Les flèches bleues indiquent la direction du vent à votre FL...

Si le vent est de face, on voit donc qu'il va vous freiner sans apporter de dérive de cap.

Si le vent est arrière, il va vous pousser toujours sans vous apporter de dérive de cap.

Si le vent est plein travers à droite, comme à gauche, il va vous apporter une dérive + ou - importante (f de sa force) sans changer pratiquement votre Vp. Vent à main gauche : il faudra diminuer le cap compas. Vent à main droite : il faudra augmenter cette fois, le cap compas.

On voit donc que, en fonction de sa force et de sa direction, il faudra agir sur la Vitesse ou le Cap ou bien les deux en fonction de la direction et de la force de ce vent à ce niveau de vol.

Faire un tableau de corrections comme ci-dessus, avec des couleurs, sera très visuel pour s'en servir avec simplicité. Pour résumer...

Secteur Bleu : seulement correction de Vp, donc correction de temps sur la nav.

Secteur Rouge : seulement correction de dérive donc correction de Cap vers la destination.

Secteur vert : correction mixte soit un peu des deux : de Cap et de Temps (on prend moitié de chaque...).

Cela fait que l'on va gérer l'espace environnant l'avion, grossièrement par portion de 30°. Cela sera déjà très satisfaisant en terme de corrélation de trajectoire entre « route prévue et route suivie » pour un vol en VFR.

Je conseille toujours aux élèves (surtout pour la prépa de la licence CPL – commercial pilote) de faire une fiche cartonnée (genre Bristol) et d'y consigner dessus toutes ces astuces, y compris ce tableau. Cette fiche sera d'une aide redoutable lors des vols solo ou d'examen en vol.

Pour un vol de longue durée, il pourra également être très utile de consulter la carte de l'adiabatique (radiosondages) car celle-ci vous donnera l'altitude de la couche d'inversion. Sur un vol long, cette info vous aidera à mieux choisir le FL en fonction des couches de vents rencontrés et peut jouer énormément sur la conso tout comme la distance maxi atteignable.

Un adage très vrai en matière de pilotage...

Piloter c'est toujours avoir un temps d'avance sur les événements, même les plus inattendus (pannes, dégradation météo, ennuis extérieurs ou pb médical de passagers, etc.../...). Anticiper, prévoir et simplifier, encore et toujours ; bien piloter c'est ANTICIPER !

5) Calcul rapide de temps de descente et du Fox Echo...

Estimation du temps de descente depuis un FL...

     Pour trouver un temps de descente moyen, on prendra au vario un taux de chute de -500Ft/minute. Ensuite on prend la formule suivante... FL X 2/10 ièmes = temps de descente en minutes.

Exemple pratique... Descente du FL 85... 85 X 2/10 = 17 minutes.

Dans la pratique on ajoute toujours 2 minutes d'attente pour la vent-arrière, ce qui donnera au total une descente de 17 + 2 = 19 mn. On peut arrondir à 20 et ainsi vous avez de suite un calcul simple de descente, machine stabilisée à – 500Ft/minute. Reste plus qu'à intégrer ce timing dans la Nav pour savoir quand et où commencer la descente sur votre destination (repère au sol ou balise NDB/VOR/BS - à pointer sur la carte de nav).

Calcul du Fox Echo (QFE)...

     Vous partez sur un terrain extérieur et vous ne connaissez pas son QFE (par ex...Terrain ouvert à la CAP mais non contrôlé). Qu'à cela ne tienne, il est aisé de le calculer simplement...

Dans les basses couches de l'atmosphère, 1 mB (ou 1 hPa) = 28 Ft. Connaissant le QNH, il sera facile de le déduire... Sur la carte VAL, l'altitude du terrain est toujours portée.

Exemple... Vous partez d'un terrain avec un QNH de 1009 hPa et vous allez vous poser sur un terrain extérieur dont le seuil de piste est marqué à 454 Ft.

On aura... 454 : 28 = 16 Ensuite le QNH 1009 – 16 = 993 hPa. Voilà votre QFE à afficher en entrant dans le circuit de cet aérodrome. Avec ce petit calcul votre alti sera bien calé à zéro quand vous toucherez le seuil de piste.

6) Calcul rapide de correction d'heure de coucher de soleil...

     Les heures (H) de coucher de soleil « officielles », sont données dans les éphémérides. Mais il va de soi que le soleil ne se couche pas partout en France à la même heure. Ainsi il se couche bien plus tôt dans l'Est que sur la côte Bretonne ! Entre Strasbourg et Brest (à vol d'oiseau : 902 kms – soit 486 Nm), il y aura en pratique, ¾ d'h de décalage horaire « au soleil » (de 42 à 49 minutes exactement suivant les saisons!).

Pour un vol VFR en métropole, tout atterrissage devra se faire avant HCS + 30 mn (et, au maxi à HCS +15 dans les Tom-Dom de climat tropical). On peut donc à avoir à calculer l'H exacte du coucher du soleil suivant la navigation que l'on effectue. Celle-ci sera différente si faite en allant vers le levant ou au contraire vers le couchant.

Il est donc utile de savoir calculer ce décalage d'heure de coucher de soleil (HCS) en fonction du changement de longitude. Pour info le changement de latitude entre deux points de navigation induira également une petite variation mais non sensible ici pour ce calcul.

Tableau donnant les rapports de grandeur entre soleil (angle horaire), distances parcourues et temps. ce tableau est valable pour l'équateur. Il est très important d'avoir en tête une bonne image de ces rapports de grandeur. Ainsi le soleil « se déplace » à la vitesse apparente de 900 Kts soit 1668 km/h (ou encore 463 m/s).

On voit à partir de ce tableau que le soleil parcours 15 Nm par minute de temps sidéral. On pourra donc aisément calculer le décalage de HCS en fonction de la distance à parcourir en tenant compte de la «longitude seule». Une correction sera nécessaire suivant le cosinus de la latitude considérée. Exemple à 45° de latitude nord (cas de la France médiane – Bordeaux par exe...), la distance entre deux méridiens séparés de 1° sera de... 60Nm X cos 45° de Lat = 60 X 0,71 = 42,6 Nm. Ou encore la vitesse apparente du soleil ( tjrs Bordeaux par ex...) sera de : 900 Kts X Cos Lat = 639 Kts / 1184 Km/h ou 329 m/s.

Apprendre à jongler avec ces nombres est vraiment une manière de comprendre et d'assimiler tous les phénomènes liés à la complexité de la trigonomètrie sphérique. La navigation, quelle qu'elle soit sur la planète (maritime, terrestre ou aérienne), sera liée à cela – orthodromie, loxodromie, calculs de distances ou astro, positionnement polaire, etc... Il est donc très utile de se familiariser avec ces formules et les astuces associées.

Qu’on se le dise …et bon vol !

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