Savoir ou l'on est, ou
l'on va et comment, c'est en aéronautique quelque chose d'essentiel.
Historique
Le problème n'est pas nouveau et fut en partie résolu par les géographes,
depuis Ptolémée au 2ime siécle avant JC, avec les premières cartes. Puis, en
1569, Mercator sort son Atlas, qui regroupe 18 cartes du monde entier. Le globe
terrestre est alors projeté sur un plan oû les méridiens sont parallèles à
l'équateur. Mais ce n'est qu'en octobre 1884 que le méridien de Greenwich fut
adopté comme standard international à la conférence internationale du méridien
de Washington. Références géographiques
Méridiens et parallèles sont des lignes fictives.
-Les
parallèles sont des cercles imaginaires parallèles à l'Equateur. L'Equateur
est le parallèle de référence (0°). Il partage le globe en deux hémisphères ;
l'hémisphère nord et l'hémisphère sud.La latitude (nord ou sud) est la
distance en degrés qui sépare un parallèle de l'Equateur.
-Les méridiens
sont des demi-cercles qui joignent les deux pôles. Ils découpent le globe en 24 quartiers comme ceux d'une orange.e méridien de Greenwich
est le méridien qui passe par l'Observatoire de Greenwich, près de Londres.
C'est le méridien de référence (0°).La longitude (Ouest-est) est la
distance mesurée en degrés qui sépare un méridien, du méridien de Greenwich.
On peut donc désigner un lieu par sa latitude (l'écart en degré qui le
sépare de l'équateur) et sa longitude (l'écart en degrés qui le sépare du
méridien de Greenwich).
Nancy est située à la Latitude : 48.6833° Nord
et la Longitude : 6.2° EST ATTENTION, il y a 2 façons d'exprimer les
coordonnées, en degré° +décimales, ou en degré°, minute' et seconde''
Tout ceci serait parfait, mais parallèles et méridiens sont fictifs, ils sont
représentés sur une carte mais ne correspondent à rien sur le terrain.
De plus on oublie une chose essentielle, si contrairement à ce que prétendent
encore certains, la terre n'est pas plate, elle est loin d'être une sphère
parfaite. Ecrasée aux pôles le rayon polaire est de 6357 km et le rayon
équatoriale de 6378 km elle s'apparente plus à une ellipsoïde de révolution,
mais là encore imparfaite, on parle de géoïde pour désigner la forme de notre
planète.
On va donc avoir des écarts entre un point
situé sur ce géoïde et sa désignation par longitude et latitude dans une
représentation sphérique.
Mesure des
distances L'unité internationale est le mètre m et son multiple le
Kilomètre km.
Mais la navigation est à l'origine une spécialité navale,
or en faisant le point on a une mesure d'angle, l'équateur mesurant 40003 km
pour 360°, un degré d'angle fait 111,12 km soit 60NM (mile nautique) une minute
d'angle faisant 1NM soit 1852 m. Nb bien souvent à la place de mile nautique on
dira seulement nautique.
Le calcul de la distance séparant 2 points en
fonction de ses coordonnées ne peut se faire de cette manière que si ils sont
situés tous deux sur l'équateur ou tout deux sur le même méridien. Sinon
j'applique la formaule de calcul de distance entre deux points A et B sur la
sphère terrestre, de latitudes lA et lB et de longitudes A et B, alors la
distance angulaire en radians SA-B entre A et B est donnée par la relation
fondamentale de trigonométrie sphérique, utilisant la formule suivante
sqrt((longA-longB)²+(latA-latB)²) * a , ou a représente le raon de la
terre soit environ 6371 km . Mais ceci est bien compliqué, c'est sur ce principe que nous avons conçu l'aide suivante!
Entrez longitude et latitude de 2 points pour calculer leur
distance
Mesure des coordonnées par évolution de la
position du soleil, en 24h la terre effectue une rotaion de 360°, la
différence entre l'heure au méridien 0 et l'heure sur sa position donne la
longitude de l'endroit, soit 15° par heure .
Mesure du temps
Malheureusement le
temps est une notion individuelle et subjective. Pour palier ceci, il fallait se
référencer sur des phénomènes physiques réguliers, ces phénomènes sont la
rotation de la terre autour du soleil et la rotation de la terre sur elle-même.
La terre effectue en une année son orbite elliptique autour du soleil qui est
situé à l'un des foyers de l'ellipse. Elle tourne sur elle-même en une journée
et son axe de rotation est incliné de 23°27 par rapport à l'écliptique. Chaque jour la terre parcourant environ 1° d'angle autour du centre fictif de
son ellipse, mais la vitesse angulaire par rapport au soleil (car celui-ci en
est décalé) sera variable car le temps de passage du soleil sur un méridien
n'est pas constant et varie entre 24h03mn56s et 23h56mn04s. On
considérera tout de même pour la commodité des calculs qu'un jour dure 24h.
C'est-à-dire qu'elle tourne de 360/24 =15° d'angle par heure. Et qu'elle tourne
d'une minute d'arc par seconde.
Heure Universelle (TU pour temps
universel ) ex GMT l'heure TU est directement liée à la rotation de la terre.
On trouvera aussi l'heure temps atomique international ou TAI qui est
stable mais déconnecté de la rotation de la Terre, et le temps UTC ( Coordinated
Universal Time) qui est est une échelle de temps comprise entre l'heure TU et
l'heure TAI.
En tout point de la terre il est midi (12h) quand le soleil
passe sur le méridien de Greenwich.
Heure locale Hl Il est midi
heure locale quand le soleil passe sur le méridien de ce lieu. On a la
relation Hl= TU-longitude x 4
Heure locale légale C'est l'heure fixée
par la loi de chaque pays et qui décale l'heure légale par rapport à l'heure
locale. En France l'heure légale= l'heure locale +1h en hiver et l'heure légale=
l'heure locale+2h en été.
Conception des cartes Une carte est une surface plane sur laquelle
sont représentés par projection les contours, reliefs et éléments de la réalité.
La terre étant sphérique et la carte
étant un plan, ceci génère forcément
des aberrations. Pour les minimiser, emploiera l'une ou l'autre des projections
suivantes.
-La projection Mercator favorisera les régions
équatoriales et donnera de
fortes aberrations en zones médianes, la représentation des régions polaires
sera quasi-impossible. Elle est conforme (à un angle sur le terrain correspond
le même angle sur la carte) mais pas équidistante car l'échelle est variable en
fonction de la latitude -La projection Lambert favorisera les régions
médianes mais crée des aberrations en zones équatoriale et polaires. Elle est
conforme (à un angle sur le terrain correspond le même angle sur la carte) et à
peu prés équidistante (à une distance sur le terrain correspond à l'échelle une
longueur sur la carte).
-La projection stéréographique n'est utilisée
que pour les régions polaires, l'échelle variant dés que l'on s'éloigne trop du
pole.
L'échelle d'une carte
C'est le rapport entre la grandeur
réelle mesurée sur le terrain et la représentation sur la carte. Echelle=distance carte/distance réelle. Exemple 5cm mesurés sur une carte au
1/500 000 équivaut à 5 x 500 000= 2500 000cm sur le terrain soit 25 000 m soit
25 km.
Orienter la carte, trouver le nord
Les méridiens qui
sont représentés sur la carte se rencontrent sur l'axe de la terre, c'est le
NORD GEOGRAPHIQUE.
Et pour orienter ma carte je dispose d'une boussole.
Une boussole est un instrument de navigation constitué d'une aiguille aimantée
qui s'aligne sur le champ magnétique terrestre. En aéronautique cette boussole
se nomme compas. L'aiguille du compas sur la rose des vents indique donc le NORD
MAGNETIQUE
1er problème le nord magnétique ne correspond pas au nord
géographique. La différence entre les deux directions en un lieu donné s'appelle
la DECLINAISON D magnétique terrestre. En fonction du lieu ou l'on se trouve,
cette déclinaison est + ou- importante. La déclinaison est positive si le nord
magnétique est à droite du nord géographique
2ième problème le nord
magnétique bouge, ce qui entraine une variation de la déclinaison magnétique, en
aéronautique on change en partie pour cette raison nos cartes chaque année.
3iéme problème, notre compas est sensible à son environnement et ne n'indique
pas exactement le nord magnétique on dit qu'il indique le NORD COMPAS. La
différence entre le nord compas et le nord magnétique se nomme la DEVIATION d.
La déviation sera positive si le nord compas est à droite du nord magnétique. Sur la figure : Nv c'est le
nord vrai ou géographique Nm le nord magnétique Nc le nord compas D : déclinaison et d : déviation
sont tous deux négatifs car à gauche de leur référence. Cv c'est le cap vrai,
celui de la carte par rapport au nord vrai. Cm le cap magnétique Cc le cap
compas celui que je vais suivre pour suivre la route que j'ai choisie.
Ma première NAV
Je veux voler d'un
point à une autre, je n'ai qu'une carte à jour et le compas de mon avion, mais
j'ai de la chance il n'y a pas de vent, le ciel est CAVOK (bonne visibilité) de
bonnes conditions pour un vol VFR (à vue).
Première méthode, navigation
à l'estime, je vais mettre en pratique ce que je viens d'apprendre :
- Je
trace ma route sur la carte - Je mesure à l'aide de mon rapporteur aéro
(diffèrent de celui utilisé en math) mon cap vrai (angle entre ma route et un
méridien sur ma carte) -J'ajoute ou je retranche la déclinaison (elle est
indiquée sur ma carte aéro) -j'ajoute ou je retranche la déviation si je la
connais. Elle peut se trouver sous le compas dans un tableau dit " de Régulation
ou de déviations résiduelles". Sinon, je la néglige.
-Je calcul mon cap
compas qui sera égal à mon cap vrai – Déclinaison – déviation (attention aux
signes de ces 2 paramètres)
Normalement je volerai dans la bonne
direction.
Combien de temps vais-je mettre ? Pour le savoir je vais
déjà calculer mon FACTEUR DE BASE ou Fb Le facteur de base est une constante
qui permet de calculer facilement le temps nécessaire en minute pour parcourir
une distance.
Temps en heure= distance en Mn/ vitesse de croisière(ou
vitesse propre) en Kt
Temps en minute= distance en Mn x 60 / vitesse de
croisière en Kt
Facteur de base=60/ Vitesse propre
Si j'ai
35Mn à parcourir je les procurerai en 35 x Fb minutes.
Seconde méthode
Le cheminement Ce type de Navigation est le plus long en temps et en route de
tous, c'est le moyen qui permet de voler quasi à la verticale d'un point en
portée visuelle, il consiste à suivre les repères naturels comme les rivières ou
les ouvrages autoroutiers. On le pratique, chaque fois que pendant la
navigation les conditions météo se dégradent, le plafond devient bas et ne vous
permet plus de voler suffisamment haut hors nuage. Le fait de voler bas
entraînera une perte totale ou partielle de la réception des aides à la
radionavigation comme les balises VOR ou NDB. Troisième méthode L'erreur
systématique. C'est un mixte des deux précédentes méthodes. Elle consiste à
naviguer à l'estime en direction d'un repère facilement "cheminable" (côte
maritime, fleuve, autoroute etc.) mais très en amont (erreur systématique) du
repère que l'on souhaite réellement atteindre, la destination. Il suffit alors
de cheminer le long du premier repère pour arriver à destination.
Ma deuxième NAV
Je vais au même
endroit, mais cette fois il y a du vent. S'il souffle de coté, il me fera
perdre mon cap, s'il souffle de face il va diminuer ma vitesse sol et s'il
souffle par l'arrière il va augmenter ma vitesse sol.
Comment tenir
compte du vent ?
Effets du vent traversier en vol Le vent effectif
est le vent parallèle au trajet suivi, il augmente ou diminue la vitesse de
déplacement de l'avion par rapport au sol si il souffle par l'arrière ou de
face. La vitesse sol Vs correspond
à la Vp plus la vitesse du vent rencontré,
exemple :
Votre Vp est 110 Kts vous volez au cap 270 ° et vous avez un
vent effectif arrière de 35 kts votre Vs est donc de 110 kts + 35 kts = 145 kts
par rapport au sol.
Si le vent effectif vient de face à une vitesse de
35 kts votre Vs sera de 110 kts - 35 kts = 75 kts par rapport au sol.
Vent traversier provoque une dérive de l'avion. On applique alors une correction
de cap égale à la valeur de la dérive. Et on oriente le nez de l'avion du coté
du vent.
La dérive est l'écart entre la route suivie et le cap. -Le
calcul empirique de la dérive max se fait comme ceci : Force du vent
traversier (kts) x par le facteur de base Fb, exemple un vent de 25kts x 0.7 =
17,5° de dérive.
-Par construction graphique Les vitesses et
directions du vent et de l'avion sont représentés sous forme de vecteurs En utilisant une règle vectorielle de dérive des vents
Attention ne pas confondre dérive,
déviation et déclinaison
Sur la figure : Nv c'est le
nord vrai ou géographique
