calcul mental v2-3 en cours

Calculs avancés pour le vol VFR - Pour lutter contre la viscosité intellectuelle… V2.2 - 11/2008

Alain HERBUEL - Aéroclub de Pérouges (LFHC) 1

1 V2.2 - 11/2008 Calculs avancés pour le vol VFR - Pour lutter contre la viscosité intellectuelle…

Calculs avancés pour le vol VFR

Pour lutter contre la viscosité intellectuelle…Aller voir un peu plus loin…

Alain HerbuelAéroclub Méximieux Pé[email protected]

V2.2 - 11/2008 Calculs avancés pour le vol VFR - Pour lutter contre la viscosité intellectuelle…2

Avertissement

� Ce support est livré telle quel. Il représente un support de cours, et rien de plus. En tant que tel, il sert de support à une présentation orale. Tout n’est donc pas écrit !

� Son contenu ne remplace en aucun cas la documentation et la réglementation officielle. En ce sens, son contenu ne représente pas une référence.

� Ainsi, aucune poursuite ne pourrait être engagée vis-à-vis de son auteur ou de son traducteur suivant les cas.

� Vos retours m’intéressent : [email protected] ;o)




Préambule


Pourquoi se prendre la tête ?

� Ben oui, pourquoi ?– Pour le fun– Pour jouer sur Flight Simulator– Pour les jours ou la MTO est moyenne– Pour le VFR de nuit– Pour les longs trajets– Pour le « VFR on top »– Pour lutter contre la viscosité intellectuelle




Rappels et « découvertes » de quelques bases


Quelques bases

� Nm : nord magnétique– Les VOR, les ADF, les boussoles, donnent des informations

relatives au nord magnétique� Nv : nord vrai

– Les cartes donnent le nord vrai� Rv : route vraie

– Rv = Cv + X (dérive)� Cap magnétique (Cm) & Cap vrai (Cv)

– Cm = Cv – Dm� Avec Déclinaison magnétique (Dm)

– (-) à l’ouest– (+) à l’est




Quelques bases

� Sin α = α / 100 + 0,2� Cos α = Sin (90 – α)� 0 ≤ Sin ou Cos ≤ 1� Angles opposés et perpendiculaires

– Méthode des 4 cadrans– L’angle commence par 0 1 2 3 (sens horaire)– Les 2 premiers digits ont une somme égale– Le dernier digit est le même


Les paramètres de base

� Atmo. Standard (rappels)– Niveau de mer : 15°C, 1013,25hPa, 0% igro, densité

1,225kg m3, vent nul– On perd 2°/ 1000ft– La physique raisonne en Kelvin

� Tout ce qui est > 0K est chaud� 0°C = 273 K� 0 K = zéro absolu




Les unités de base

� Températures– C°– 0°C = 273 K– 32 F°= 0°C– 1°F = 1,8 °C + 32– C = (F-32)/20 + 20%

� Densités– Essence aviation 100LL : 0,72 kg / L– Kéro ≅ 0,8

� Masses– Kg– 1 lb = 0,45 kg– 1 lb /2 – 10% = kg

� Hauteurs– 1m = 3,28 ft– 1 NM = 6000 ft

� Liquides– Litre– 1 US Gallon = 3,78 L– Attention, il existe d’autres types de Gallons


Les différentes unités Exercices

� Quelle est la capacité au languettes en L du BX ? En gallons US ? La masse de cette capacité ?

� On estime à 8L/h la conso de nos PA28 au roulage. Quelle est la conso pour 15’ de roulage en L ? Kg ?

� Un 747-200– Masse max. au décollage de 833 000 lbs. T ?– Masse max. atterrissage 564 000 lbs. T ?– Au roulage, il consomme 140 lbs / min. 15’ de conso en US

Gallons ? L ? Kg ?� Pour 440 000 lbs / Flap 10°/ Zp=1000ft / 30°, la rota tion au décollage

se fait à 131kt. V en Km/h ?

� Longueur de la piste de LFHC / 17 en ft ?� Sin 45°? Cos 45°? Cos 60°? Sin 30°?




Radiale / Gisement

� QDM– Route magnétique pour aller vers une station– Relèvement magnétique de la station par l’avion

� QDR– Relèvement magnétique de l’avion par la station

� QDM = QDR +/- 180°� QDM = Cm + Gt� QDM / QDR sont indépendants des caps et des

routes� Le Gt est dépendant du cap de l’avion


Radiale / Gisement

Nm Nv

Nm Nv

S

A

Dm

QUJ

QDM

QDR

QTE




Distances

� 1 NM = 1,852 km� 1 km = 3,28 * 1000 ft� 1 SM (Statute Mile) = 1,609 km� 1(NM) = 2 km = 2000 m = 6000(ft)

– 1 NM de distance vertical d’un VOR donne 6000 ft de hauteur vraie

� 1m = 3,28ft ≈ 3– Distance de pistes en ft dans les pays anglophones

� Ecart de route (pour les angles faibles)� Tg α = α°/ 60� Ecart (NM) = Distance (NM) * α°/ 60� Si D = 60 NM, E = 1 NM� Si D = 120 NM, E = 2 NM� Si D = 30 NM, E = 0,5 NM


DistancesExercices

� Piste de LFHC en ft ?� Distance nécessaire pour se poser avec

votre avion préféré en ft ?� Amusez-vous à convertir les longueurs

données dans la partie anglaise des cartes VAC




Vitesses / Temps / Distances


Les bases

� 1m/s = 2kt = 4 km/h– Pour les ATIS qui donnent des vitesses en m/s

� Fb = 60 / Vp (kt)� T’ = D (NM) * Fb� Vi (IAS) : Vitesse indiquée badin� Vv : Vitesse sur la trajectoire� Vp (TAS) : Vitesse propre

– Vitesse horizontale (projection sur)– Corrigée de pression / température (en fait, densité de l’air)– Pour nos petits avions, angles & vitesse faibles, on prend Vv ≈ Vp

� Vs (Gs) : Vitesse sol– Corrigée du vent effectif (de face ou de dos)




Correction de vitesse

� Méthode 1– + 1% par tranches de 600 ft– + 1% par 5°C en + par / Temp Std– - 1% par 5°C en - par / Temp Std– + chaud, + haut, + vite au bistrot !– + froid, l’inverse


Correction de vitesse

� Méthode 2– Computer à plateau

� Méthode 3– GPS, mode calculateur

� Méthode 4– Avec l’anémomètre, s’il est équipé d’une couronne

� La tourner pour faire correspondre la Temp et le FL (et pas l’altitude indiquée)

� Lire la TAS en face de l’aiguille, dans la couronne blanche

� Méthode 5– Abaques




Vitesses / Temps / DistancesExercices

� Vent du 350°/ 3m/s Kt ?� Fb de votre avion ?� Fb d’une vitesse de

– 100kt ? 110 kt ? 120 kt ? 80 kt ?

� A 110kt, temps pour faire Pérouges / Bourg ? Idem via Ambérieux ? Ecart en temps & distance ?

� FL 100, T = -10°C, IAS = 130 kt TAS ?


Vitesses / Temps / DistancesExercices

105 kt

149 kt

110 kt

125 kt

IAS

+15°CFL 30

-5°CFL 120

0°CFL 80

+15°CFL 50

TAST °CFL � Utilisez différentes méthodes

� Comparez




Altitude


Altitudes

� On a besoin de l’altitude vraie– Prévoir un FL fonction des montagnes– Gestion des montées & descentes– Etc.

� Un altimètre donne une information en fonction de la pression� Correction ensuite en fonction

– Pression de l’air– La température

� Différentes valeurs– Zi : Altitude vraie– Zt : Altitude topographique– Zp : Altitude pression– Hi, Hv, H

� Pour les altitudes faibles, on prend 28 ft / hPa� Altitude du 0°C en ISA ?




Visualisation verticale

ZpZv

HiZi

Zt

HvTerrain

Mer

1013

Avion

H

A corriger

QNH

QFE


Méthodes de correction

� Méthode 1– Zv / Zi = Tv / Tstd (T en K)

� Méthode 2– ∆Z = 4* ∆ ISA / 1000 * Zi, avec ∆ ISA = |Tv-Tstd|

� Méthode 3– Computer à plateau

� Méthode 4– Abaques




Bonnes pratiques / trucs

� Altimétrie– On connaît 2 valeurs, on trouve la troisième

� QNH / QFE / Zt

� Les trucs– On affiche 0 ft : on lit le QFE– On entre le QNH : on a l’altitude du terrain– On affiche Zt : on a le QNH– On entre 1013 : on a Zp du terrain


Bonnes pratiques / Réglementation

� Corrections d’instruments– Au départ, on note les corrections d’instruments à apporter sur les altimètres

� Fonction de ATIS, Altitude terrain– Ensuite, on corrige en vol à chaque QNH

� On ne corrige jamais calé en 1013� On ne corrige que entre l’avion et l’AD qui donne le QNH, jamais entre l’AD et

la mer� Corrections d’instruments

– Au départ, on note les corrections d’instruments à apporter sur les altimètres� Fonction de ATIS, Altitude terrain

– Ensuite, on corrige en vol à chaque QNH

� On ne corrige jamais calé en 1013

� On ne corrige que entre l’avion et l’AD qui donne le QNH, jamais entre l’AD et la mer

� Tolérance : 3hPa




Bonnes pratiques / Réglementation

� Altitude de Transition (TA)– Carte 1/1 000 000 SIA– On passe de QNH à Zp

� Niveau de Transition (TL)– ATIS– On passe de Zp à QNH

� Couche de transition– Entre les 2– On ne vole pas dans cette couche– 1er FL IFR au dessus de TA

� Calcul– Calcul de Zp de TA– Trouver le 1er FL IFR– La couche est entre TA et TL


Altitude pression (Zp)

� Une Zp est l’altitude donnée par un altimètre calé à 1013– Utilisée lorsque on est en FL– Si on y ajoute la T, on a une altitude densité

� Les abaques de perf de nos avions utilisent souvent des altitudes pression Zp– Noté PA (Pressure Altitude)– Ajouté aux lignes de tempé, on a altitude densité




AltitudesExercices

� Exercice 1– On va du VOR de Vienne vers Langogne– On passe au dessus du Mt Mézenc = 5751ft– FL = 65, T = -20°C, QNH = 977hPa

– OK avec une marge de 500ft ?

� Exercice 2– FL 100, T = -30°C

– QNH = 977 hPa (donnée par une station proche de la mer)– Zi ? Marge pour passer au dessus d’une montagne de Zt = 7800 ft ?

� Exercice 3– Zt = 353’– QNH = 1006 hPa– AT = 6000 ft

– NT ? Dans quelle couche ne doit-on pas voler ?


AltitudesExercices

� Exercice 4– Si l’on diminue la pression affichée dans l’altimètre

� L’altitude � ? � ?

� Exercice A– Avion FL100, -30°C– Montagne Zt=7800ft

– QNH 977 hPa– Marge au dessus de la montagne ?

� Exercice B– Avion FL90, +17°C– QNH 977hPa donné par AD à 2000ft

– Zv ?




AltitudesExercices

� Exercice C– Avion -20°C– Montagne 3350m, avec une marge de 1500ft– QNH 983 hPa– Zp ?

� Exercice D– Avion FL 50– AD -3°C, Zt = 910ft, QNH = 1008 hPa– Zv ?

� Zp– LFHC, QNH=1030, T°C=30°, Zp ?– Chambéry, QNH=1005, T°C=10°, Zp ?


AltitudesExercices

� Exercice 1– Avion FL100, Tv=-30°, QNH local 977hPa– Relief Zt=7800ft– Marge au dessus ?

� Exercice 2– Avion FL90, Tv=+17°, AD Zt=2000ft, QNH calculé par A D 977hPa– Zv ?

� Exercice 3– Avions A & B– A calé en standard, FL90, Tv=Std+9°C

– A calé QNH 1025, 8500ft– Distance verticale entre les 2 avions ?




Prise en compte du vent


Les bases

� Vent influence notre vitesse sol et notre trajectoire� Angle au vent α (avant et arrière)� Vent effectif Ve / traversier Vt

– Ve = Wv * cosα– Vt = Wv * sinα

� Dérive– Xmax = Wv * Fb– Xréelle = Xmax * sin(α) = Vt * Fb

� Vent en altitude– Vent = max (Vt, Ve) + 1/3 min (Vt, Ve)– Vent au sol * 1,5 (sauf effet local)– Avec vent tourne vers la D de 30°/ sol, 20°/ mer

� Voir abaque pour le calcul du vent traversier




Prise en compte du ventExercices

+25

/

/

/

/

T°C

7500

/

/

/

/

Alt (ft)

130

155

135

120

Vp(Kt)

X G/DVt Veff

360°/ 10

344°/ 18

165°/ 18

045°/ 23

180°/ 16

Vent Cv °

111095°

/270°

/050°

/178°

/310°

Vs °IAS (kt)

Rv°


Pour trouver rapidement un vent / dérive

� Trouver une dérive, on peut comparer– ≠ cap / repère– ≠ cap / radiale (VOR)

– ≠ cap / Gt (ADF)

– ≠ cap / Rv (GPS)

� Trouver un vent, on peut comparer– ≠ TAS / Gs– ≠ TAS / Vitesse / temps entre deux repères

– ≠ TAS / Vitesse DME




Les moyennes

� On a plusieurs segments� Vent de vitesse et de direction différente sur

chaque segment� Ne pas confondre

– Le vent moyen– La vitesse moyenne du vent ?


Plusieurs vents sur un trajetExercice

� Vp=110kt� Rv moyenne� Chaque segment

– Distances sol– Vent– Distances air

� Distances sol & air totales� Sur le trajet

– Temps– Vs– Veff

� Moyenne des vents




Trouver le vent le plus favorable

� Vent de vitesse et de direction ≠ à des altitudes ≠

� Quel est le FL le plus favorable ?� Trouver le Veff pour chaque altitude,

éventuellement à des routes ≠– Ajuster la Rv en fonction


Rappel d’interpolation linéaire

� Pour trouver un vent intermédiaire, une température, une pression

– FL50 : Wv=270/10kt– FL100 : Wv=290/30kt– FL85 : Wv?

� Résolution– Pour ∆FL 50, on a 30°et 20kt– Pour ∆FL 1, on a 0,6°/ 0,4kt– Pour ∆FL 35, on a 21°/ 14kt– PourFL85, on a 291°/ 14kt




Trouver le vent le plus favorableExercice

� Vents– 3000ft – 300°/21kt– 6000ft – 330°/12kt

– 9000ft – 330°/12kt

� Meilleur altitude & Gs pour– Rv=045°- Vp=110kt

– Rv=330°- Vp=100kt– Rv=120°- Vp=160kt

– Rv=295°- Vp=110kt


Pentes, Montées, Descentes




PentesVisualisation

� α = incidence� γ = pente (air ou sol)� θ = assiette� θ = α + γ

�

α

γ

θ

γ


Pentes

� Notion de pente air / sol– Vz = Vp * pente % (air)– Vz = Vs * pente % (sol)

� Pente °= Pente % * 0,6� Pente standard 3°/ 5%

– Descend de 300ft / NM� Autres pentes

– Pente qui marche bien en VFR non pressu : 2°– 10% : 600ft / NM (mémo *2)– 1% : 60ft / NM (mémo /10)

� Anticipation mise en palier– 1/10 du vario avant




Conversions des ft/ NM en ft/min

� Pour les VFR, permet de calculer– Des plans de descentes au plus juste pour gagner du temps– De voir « si çà passe » en monter par rapport à des

obstacles / distances

� Remarques– Pour les calculs de plans de descentes, bien partir d’une Zv– C’est la pente sol que l’on calcul souvent en premier

– S’il y a du vent (face ou dos), le prendre en compte et calculer une pente air


Conversions des ft/ NM en ft/minCalcul

� Pente (°) = Pente (%) * 6/10

� Pente (%) = Pente (°) * 10/6

� tg γ°= opp / adj = ∆Z / ∆D� Pente % = tg γ * 100 (définition de la pente et des %)

� tg γ°= Vz / Vs (même unité)� 1kt = 100 ft/min

� On peut écrire– ∆Z / ∆D = tg γ° = Pente% / 100

– Pente% = 100 * ∆Z / ∆D– tg γ°= ∆Z / ∆D = Vz / Vs– Vz (ft/min) = Vs (kt) * pente (%)




Pentes air / sol

� On peut raisonner par / au sol ou à l’air, donc pente sol / pente air� Pente sol

– Ds=Vs*∆t� Pente air

– Da=Vp*∆t� Altitude perdue sol ou air est la même

– ∆z=Ds*γs=Da*γa� Donc

– Ds*γs=Da*γa� Varios

– Vz=Vs*γs– Vz=Vp*γa

� Donc (air ou sol)– Vz(ft/min)=V(kt)*γ(%)


Descentes & pentesLes méthodes de descentes

� Contrainte par le vario (500 ft/min)� Pente standard 3°/ 5%� Pente 2°� ∆FL� Pente optimisée� Abaques� Computer à plateau




Descentes & pentesContrainte par le vario (500 ft/min)

� 500 ft/min avion léger sans pressu.� Calcul du temps, puis de la distance� Ex : 5000 ft à perdre à 500 ft/min à 120 kt

– Donc 10’– Fb 0,5, D = 10 / 0,5 = 20 NM


Descentes & pentesPente standard 3°/ 5%

� On est au FL 95 sur Lons� On doit arriver sur Bourg à 4500 ft� Où est le TOD ?� On attend une Vp de 120 kt. Vz ?� On dépasse les 500 ft/min. A combien doit

on réduire pour ne pas les dépasser ?� Quel temps on mettra pour faire Lons / Bourg

à Vp = 110 kt avant descente ?




Descentes & pentesPente 2°

� On est au FL 95 sur Lons� On doit arriver sur Bourg à 4500 ft� Où est le TOD ?� On aura 120 kt. Vz ?� Quel temps on mettra pour faire Lons / Bourg

à Vp = 110 kt avant descente ?


∆ FL

� Permet d’avoir une idée– Distance nécessaire pour perdre une altitude donnée– Altitude que l’on peut perdre sur une distance donnée

� Avion non pressurisé, on prend souvent 2°� On connaît aussi 3°/ 5%, et les pentes connexes� ∆FL=γ°*D(NM)




Descentes & pentesPente optimisée

� On a une Zp, on calcul une Av� On a une hauteur à perdre sur une distance

donnée� On calcul la pente en ft/NM, puis %, puis °� On a une Vp, on calcul une Vz� On ajuste le tout en fonction des paramètres

du jour


Montée, descentes & pentes Exercices

1. On doit perdre 8000 ft en 19’. Taux de descente ? Si on prend une γ à 3°/5%, quelle doit être la Vp ?1. à Vp=115kt ?

2. Taux de montée de 450 ft/min pendant 18’. On part de 2000ft. Altitude d’arrivée ?

3. Taux de descente 500 ft/min, pendant 4’30’’. Hauteur perdue ?




Montée, descentes & pentes Exercice complet

1. On est au FL100, T°=0°C, QNH=1010hPa. Av ?

2. On doit descendre jusqu’à 1500ft en 50NM. Hauteur à perdre ?

3. Pente en °? % ?4. On s’attend à avoir une Vp=120kt. Tx de descente ?

5. On trouve quelques turbulences. On réduit à Vp=100kt. Nouveau Vz ?

6. Si l’on applique la méthode du ∆ F, on trouve des valeurs proches (ordre d’idée)

7. On trouve un Wv eff = 15kt (composante de vent de face). Nouveau Vz ?


Conversions des ft/ NM en ft/minExercice

� On est à Zv = 8000 ft� On doit perdre 7000 ft sur 50NM� On estime que l’on va prendre une Vp en

descente de 120kt� Vz ?� En fait, une fois en descente, on arrive à

prendre Vp = 130kt� Vz ?




Montées

� Idem descente, mais dans l’autre sens ;o)


MontéesExercice

� Exo1– Notre LC chargé raisonnablement peut avoir une

Vz=500ft/min avec une Vp=80kt– Quelle est sa pente air ?

� Exo2– Obstacle à 10NM du décollage

– Survol > 6000ft

– Avion Vp 150kt a une pente de 8%– Quel doit être le Veff minimal pour respecter cette condition

?




Changement d’axe, anticipation, interception, virage


Virages

� Virage à taux standard– Taux 1 : 360°en 2’ (180°en 1’, 090°en 30’’, 3°en 1’’ )– Pour Vp < 150 kt, ϕ = 15% VP (horizon artificiel)– Coordinateur de virage (ajustement)

� Taux 2 : deux fois plus� Sortie de virage

– ½ de ϕ� Rayon de virage (à 5% près)

– R(m) = 10 * Vp (kt)– A 100kt, R = 1km, ∅ = 2km– R(NM) = Vp (kt) / 200– Utilisations

� Anticipations de rayon de virage à 90°� Anticipations vertical balise pour passer d’un QDM à un QDR

� Accélération lors d’un virage– 1 / cos(φ)




ViragesExercices

� Hippodrome vertical terrain pour attente 4’� Au large de Calvi, attente de 7’� Est de St Ex, attente 10’� ϕ à taux standard pour une Vp de 100kt ? 120 kt ?� A 120kt, virage à droite du 360°au 090°. A quel cap sort-on du

virage ?� 360°à taux standard, au bout de 90°, on est 10°en re tard.

Quel devrait-être le cap ? Que fait-on ?� LFHC > QDM 090°CBY > interception QDM 170°de LTP.

Anticipation avec Vp = 100kt ? En degré & NM ?� Accélération pour φ=45°? φ=60°?


Rappels

� Station à droite– QDM & QDR �

� Station à gauche– QDM & QDR �




Changement d’axe

� Anticipation– T:Tps pour rejoindre la

balise– On raisonne par / aux QDM– Avec cette méthode, on

tient compte de l’éloignement à la station et de la vitesse

� Vent– On modifie φ avec 10°< φ<30°

30/T120°

20/T90°

10/T60°

Angle anticipation

Angle interception


Changement d’axePerpendiculaire

� Que pour des angles < 60°entre les radiales� Procédure station avant

– On prend un QDM qui ne nous éloigne pas

– Identifier le sens du virage

– Suivre la route d’interception (QDM arrivée ±090°)

– Trouver A°sachant que I=090°

� Procédure station arrière– On prend un QDR qui nous éloigne

– Identifier le sens du virage

– Suivre la route d’interception (QDR origine ±090°)

– Trouver A°sachant que I=090-Angle entre les 2 QDR




Changement d’axeIsocèle

� _ToDo


Changement d’axeA égale distance

– _ToDo




Changement d’axeArc DME

– _ToDo

calcul mental v2-3 en cours

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