Navigation 3 : choisir la meilleure route

Après la théorie vue dans les deux premiers articles sur la navigation, passons à la pratique au travers d’un exemple concret ! Voyons comment faire pour déterminer la meilleure route à suivre pour relier Paris à Montréal.

COMMENT CA SE PASSE EN VRAI ?

 

Les compagnies aériennes disposent, pour ce faire, d’outils informatiques très puissants. Par exemple, Air France possédait un outil routeur spécifique appelé OCTAVE, qui, en fonction de données météo renouvelées deux fois par jour et couvrant le monde entier et toutes les altitudes, déterminait la route la plus économique en fonction de la météo bien sûr, mais aussi en tenant compte d’autres éléments comme le montant des taxes de survol, par exemple, qui peuvent varier très sensiblement d’un pays à l’autre, et pas toujours de façon proportionnelle au service rendu d’ailleurs… !

 

Par exemple, voici à quoi ressemble le document qui était fourni à l’équipage pour effectuer un vol entre Paris et Tokyo, avec un B777-200 (cliquez dessus pour agrandir).

Octave

A gauche, la première page du plan de vol  opérationnel était notamment utilisée, au moment de la préparation du vol, pour déterminer la quantité de carburant à embarquer, et à droite, la première page du suivi de vol, qui était le document de travail des équipages au cours du vol.

Le système élaborait et envoyait également automatiquement le plan de vol ATC destiné aux services du contrôle de la navigation aérienne.

Pour des raisons de réduction des coûts, Air France a abandonné ce système « maison » et utilise aujourd’hui les services d’un autre pourvoyeur de plan de vol, LIDO, qui est je crois, une filiale de la compagnie aérienne allemande Lufthansa.

D’autres prestataires tels que Jeppesen ou SITA (gérant du système de communications aéronautiques) fournissent également ce genre de prestation, mais tout ceci est payant, bien sûr, et n’est pas accessible au simmer moyen voulant faire un vol long-courrier sur son réseau préféré, même si certains sites internet ou logiciels proposent des simulations très crédibles, nous le verrons plus bas…

Avant l’arrivée massive de l’informatique, comme nous l’avons vu dans l’article NAVIGATION 1, tout cela ce faisait à la main : c’était un véritable métier que de déterminer la Route de Temps Minimum RTM !

On peut encore le faire bien sûr mais, avec l’aide de l’informatique familiale et quelques connaissances de base, il est aujourd’hui possible de se simplifier un peu la tâche : c’est la synthèse que nous allons essayer de faire ici.

LA ROUTE ORTHODROMIQUE

Le calcul

Nous l’avons vu dans le premier article NAVIGATION 1, la route la plus directe sur la terre, équivalent sur la sphère terrestre de la ligne droite sur un plan, est en fait un arc de grand cercle centré sur le centre de la terre, que l’on appelle une orthodromie.

L’inconvénient est qu’il n’est pas très facile d’en définir les caractéristiques précises. Aucune carte de navigation ne permet de la tracer avec précision en tirant un trait avec une règle, tout juste peut-on tracer une mapline pas trop éloignée. De plus, il n’est pas possible, sauf cas particuliers que sont l’équateur et les méridiens, de la suivre à cap constant.

L'orthodromie

Par contre, pour un calculateur moyennement puissant, une calculatrice scientifique par exemple, il est facile de calculer ses caractéristiques de base, c’est-à-dire la distance orthodromique, la route vrai départ et la route vrai arrivée. C’est ce que font les systèmes de navigation INS ou FMS qui ne savent suivre que des orthodromies.

 

Tous ces calculs sont basés sur quelques formules de trigonométrie sphérique. Pour les matheux qui seraient intéressés, voici les trois formules fondamentales qui permettent de faire les calculs dans un triangle sphérique quelconque.

Trigo sphérique

Pour l’application de ces formules à la navigation, on peut se reporter au site d’un professeur de l’ENSM (Ecole Nationale Supérieure Maritime) à l’adresse suivante : http://traitedemanoeuvre.fr/prog_nav_O13.swf.

Plusieurs autres sites donnent également le moyen de calculer directement les caractéristiques des orthodromies, mais attention, certains donnent des résultats erronés, particulièrement sur la Rv départ qui nécessite une interprétation un peu délicate !

 

Le tracé

Revenons-en à notre exemple pratique, notre vol entre Paris et Montréal. La première chose à faire, pour avoir une idée de la route la plus courte, est de calculer les éléments de l’orthodromie qui joint les deux aéroports.

A l’aide d’un petit tableur EXCEL, de fabrication maison, on trouve les éléments suivants :

Distance ortho = 2980,5 Nm, Rv départ = 297°, Rv arrivée = 237°

 

Ortho CDG-YUL

Alors que la latitude de Montréal est plus faible que celle de Paris d’environ 3,5°, on voit que la route vraie Rv au départ de l’orthodromie est de 297°, c’est-à-dire qu’elle point vers le nord-ouest, en direction du sud de l’Irlande !

La partie basse de la feuille Excel permet de jalonner la route orthodromique en calculant la latitude de cette orthodromie à différentes longitudes. Et on trouve les valeurs suivantes :

  • 51° 09’ N au 05° W
  • 52° 13’ N au 10° W
  • 53° 01’ N au 15° W
  • 53° 36’ N au 20° W
  • 54° 07’ N au 30° W
  • 53° 47’ N au 40° W
  • 52° 36’ N au 50° W
  • 50° 26’ N au 60° W
  • 47° 06’ N au 70° W

Le point le plus nord de cette orthodromie, que l’on appelle le VERTEX, se situe aux alentours du point 54°N / 30°W.

 

La comparaison avec la loxodromie, à route vraie Rv constante donc, n’est pas des plus simples car difficile à calculer. On peut télécharger à cette adresse, http://www.nauticalalmanac.it/fr/pd-fra-navigation.html  , une feuille EXCEL qui effectue les calculs.

Orhto-Loxo

On voit que la distance loxodromique serait de 3123,2 Nm, ce qui fait donc 143 Nm de plus qu’en suivant l’orthodromie. Ce n’est donc pas négligeable puisque cela représente entre deux et trois tonnes de carburant pour un B747-400 !

Et la route vraie constante de 266° nous ferait passer du côté de Brest…

 

On peut donc maintenant tracer cette orthodromie sur une carte de navigation. Celle qui est présentée ici est le routier océanique AT 1H de LIDO, qui est utilisé pour les traversées de l’Atlantique Nord.

 

Lido AT1H

Il s’agit, comme indiqué dans le cartouche, d’un canevas LAMBERT sécant admettant comme parallèles standards les 40°N et 60°N, ce qui fait un parallèle de tangence équivalent au 50°N. Notre orthodromie se situant à des latitudes moyennes légèrement supérieures, le tracé est pratiquement rectiligne, avec quand même une légère courbure vers le nord.

 

On peut donc retenir que sur ce genre de carte, si on ne dispose pas d’un moyen pour calculer les éléments de l’orthodromie comme on vient de la faire, en traçant une droite sur la carte on obtient une map line qui en est très proche.

 

Les contraintes réglementaires

Pour faire un plan de vol océanique, on doit respecter certaines règles propres aux espaces aériens concernés. Vous avez certainement entendu parler de la zone MNPS notamment, qui couvre une grande partie de l’océan Atlantique, dans les FIR Shanwick, Gander, Iceland, Santa Maria et New-York. Dans cette zone, le choix de la route est libre, mais elle doit être découpée en segments reliant des méridiens espacés tous les 10° de longitude et passant par des valeurs rondes de latitude. De plus, l’entrée et la sortie de la zone MNPS doivent se faire via des points d’ancrages lorsqu’il s’en trouve à proximité.

 

Pour notre route orthodromique de Paris CDG à Montréal YUL, le point d’ancrage d’entrée le plus proche de notre ortho sera le point  MALOT (53°N/015°W), qui se trouve en limite de la FIR de Shannon, en Irlande.

Notre route plan de vol pourrait donc commencer, après un SID vers EVX, de la façon suivante :

EVX UT300 SENLO UN502 JSY UN160 NAKID UN80 ARKIL MALOT

Ensuite, on doit donc choisir les positions de latitude entière les plus proches des points jalonnant notre orthodromie, ce qui donnera :

MALOT 53N020W 54N030W 54N040W 53N050W PELTU

Il ne reste plus qu’à définir le parcours domestique, sur le continent américain, ce qui nous donne :

PELTU YNA J553 YYY J560 YRI PENTU OMBRE

Le tout se termine par une arrivée OMBRE 4 à Montréal Pierre Trudeau, CYUL.

Cette route traverse successivement 10 FIR : sur la partie domestique d’abord, Paris, Brest, Londres et Shannon, puis les FIR océaniques de Shanwick jusqu’à croiser le méridien 30°W, et Gander Oceanic jusqu’à PELTU.

Pour finir, le parcours domestique vers Montréal nous fait traverser les FIR de Gander, Moncton, Boston aux USA et enfin Montréal.

 

Toutes ces contraintes réglementaires vont rallonger très certainement la route mais de combien, il est bien difficile de le savoir. Pour cela, il faudrait relever segment par segment les parcours domestiques européens et américains, calculer chaque tronçon océanique avec l’outil vu plus haut, et faire la somme totale : sacré boulot en perspective, avec grand risque d’erreur !!! C’est pourtant comme cela que faisaient les agents de préparation des vols avant l’arrivée des outils informatiques !  Et pour les segments océaniques, ils disposaient d’abaques de calcul qui étaient également à la disposition de l’équipage, à bord de l’avion, pour pouvoir contrôler ou tout recalculer en cas de changement de route…

 

PLAN DE VOL OPÉRATIONNEL

 

Le plan de vol opérationnel est le document de synthèse qui va servir à déterminer la quantité de carburant à embarquer et à programmer les systèmes de navigation avant le départ du vol. C’est lui qui va servir également à contrôler la navigation et à suivre la consommation du carburant pendant le vol.

L’aspect carburant sera étudié ultérieurement, dans un prochain article…

 

Comme on l’a vu en préambule, pour élaborer les plans de vol opérationnels, les exploitants ont aujourd’hui recours à des systèmes informatiques puissants. Heureusement pour les amateurs de simulation aérienne, il existe maintenant des sites internet ou des logiciels qui permettent d’élaborer des plans de vol tout à fait crédibles pour faire des vols long-courrier à bord de nos simulateurs.

Parmi les propositions que j’ai pu tester, j’ai une préférence pour le site simbrief.com, et cela pour plusieurs raisons : d’abord il est gratuit, ce qui démontre une certaine générosité de la part des concepteurs ! Ensuite, il permet d’éditer les plans de vols dans différents formats, notamment ceux utilisés par les compagnies aériennes. On est donc très proche de la réalité.

Simbrief.com propose le format Air France, copie conforme du plan de vol OCTAVE, rédigé en français. Mais il en existait plusieurs formats adaptés à différents types de vol : le modèle reproduit par simbrief.com est celui qui était utilisé pour les vols moyen-courrier : la partie log de navigation n’est pas assez détaillée pour contrôler la navigation d’un vol transocéanique. Et puis il n’est plus en service…

C’est donc la version LIDO qui sera utilisée dans la suite de cet exposé.

Le défaut majeur de simbrief.com est qu’il ne construit pas lui-même la route : il faut insérer l’itinéraire que l’on a déterminé ou choisir parmi les dernières routes qui ont été utilisées. Il ne fera que vérifier sa validité par rapport à sa base de données. Ce défaut est en passe d’être réparé puisque, dans son dernier développement, encore à l’essai, il est possible d’utiliser Route Finder directement depuis simbrief. Nous allons l’expérimenter plus loin…

 

Après avoir sélectionné la rubrique DISPATCH et créé un nouveau vol, insérons donc notre route orthodromique CDG-YUL, ajustée aux contraintes réglementaires, telle que nous venons de la définir plus haut.

simbrief acceuil

En cliquant sur « Analyse Route », on voit que cette route est correcte vis-à-vis de la base de données Navigraph 1605. Et le système nous indique que la longueur totale de cette route est 3020 Nm. La mention (+ 1.3%)  signifie qu’elle est plus longue que l’orthodromie de 1,3%.

Nous avions évaluée cette dernière à 2980,5 Nm : 2980,5 x 1,013 = 3019,2. On est donc bien d’accord !

Les contraintes des règles de circulation aérienne vont donc nous imposer, pour ce trajet, un allongement minimum de 40 Nm, soient 5 minutes de vol et environ une tonne de carburant pour un B747 !!!

La représentation cartographique de la route n’est, bien sûr, que schématique.

 

En cliquant sur « Generate OFP », le plan de vol opérationnel (Operationnal Flight Plan) est créé suivant les critères qui ont été sélectionnés. On peut ensuite le consulter à l’écran ou en faire un fichier .pdf que l’on pourra imprimer. Comme en vrai, il peut comporter de très nombreuses pages. Le plus grand nombre est consacré aux Notam (Notice To AirMen), ce qui n’est franchement pas indispensable dans le cadre de nos vols simulés…

Voici un aperçu de la première page qui présente la synthèse de la préparation :

SimB Ortho

En tête de page on trouve une description sommaire du vol, et plus bas à droite (encadrées en rouge), on peut lire la distance sol totale GND DIST = 3022 Nm et la distance orthodromique G/C DIST = 2982 Nm (Great Circle). C’est très légèrement supérieur à ce que l’on avait trouvé ??? Peut-être les arrondis à moins que, comme le font les vrais systèmes de plans de vol, le calcul tienne compte du fait que la terre n’est pas vraiment une sphère : ce serait vraiment le top !!!

A partir de la page 4, on trouve le log de navigation qui comporte le nombre de pages nécessaire pour décrire l’ensemble de la route. Voici un extrait de la page 5 pour notre route orthodromique vers Montréal :

SimB Ortho2

Pour bien utiliser ce genre de document, il est impératif de bien savoir le décoder, et ce n’est pas forcément très évident…

Examinons, en premier lieu, le cadre en haut de chaque page (ici encadré en vert), rempli d’acronymes divers sensés expliquer ce que l’on trouve dans chacune des colonnes situées dessous. En partant de la gauche, on trouve successivement :

  • AWY, POSITION, IDENT: nom de l’airway s’il y en a une, nom du point et son identification : c’est le code en 5 caractères qui est utilisé dans les plans de vol et les FMS.
  • LAT, LONG: Latitude et longitude du point.
  • EET, TTLT: Estimated Enroute Time ou temps estimé de parcours du segment, Total Time ou temps de vol total depuis le départ.
  • ETO, ATO : Estimated Time Over et Actual Time Over, les heures de passage estimées et réelles qui seront inscrites par l’équipage pendant le vol.
  • FL, MORA, DIS : Flight Level, Minimum Off Route Altitude, Distance : il s’agit de la longueur du segment entre les deux points.
  • IMT, ITT, RDIS : Initial Magnetic Track ou Route Magnétique Départ, Initial True Track ou Route Vraie Départ, Remaining Distance ou distance restante jusqu’à destination.
  • MN, TAS, GS : Mach Number, True Air Speed ou vitesse propre, Ground Speed ou vitesse sol.
  • WIND, COMP, SHR : vent prévu, composante ou vent effectif, Shear Rate : il s’agit d’une évaluation du gradient vertical de vent en altitude sensé prédire un risque de turbulence. Plus le chiffre est grand et plus le risque est élevé…
  • OAT, TDV, TRP : Outside Air Temperature, Température Deviation par rapport à la température standard, niveau de la tropopause.
  • EFOB, AFOB: Estimated Fuel On Board et Actual Fuel On Board : comme pour les heures de passage, c’est à remplir par l’équipage en suivi du vol.
  • PBRN, ABRN : Predicted Burn et Actual Burn ?? Je n’ai pas trouvé le décodage exact mais il s’agit du carburant consommé depuis le départ, le réel étant noté par l’équipage.

Tous ces acronymes et les autres peuvent se retrouver dans la rubrique HELP du site.

Ensuite, il faut bien visualiser comment sont réparties les informations. Prenons par exemple le segment entre les points 53°N/20°W et 54°N/30°W. Il faut noter, tout d’abord, qu’ils sont identifiés par les codes waypoint 5320N et 5430N, codification que l’on peut utiliser aussi bien dans les plans de vols que pour insérer la route dans un FMS. Juste à côté, on trouve leurs coordonnées géographiques telles qu’on pourrait les insérer pour créer un nouveau waypoint.

Les informations de route au départ du segment, Rm et Rv départ, se trouvent sur la même ligne que le point de départ.

Les informations sur le segment lui-même, distance, mach, TAS, GS, temps de parcours, se trouvent sur la ligne du point d’arrivée …

Dans notre exemple, pour le segment allant du point 5320N au point 5430N, on peut lire :

  • Rm départ = 298°
  • Rv départ = 283°
  • Distance restant à parcourir du 53N/20W jusqu’à destination = 2116 Nm
  • Le leg sera parcouru au FL340, à M0,85, TAS = 501 kt, GS = 487 kt
  • La distance entre les deux points est de 362 Nm, il faudra 45 mn pour la parcourir au FL340
  • Au 54N/30W le temps de vol depuis le départ sera de 2h55
  • Le vent sur le leg sera du 229° pour 23 kt ce qui fait un vent effectif de -14 kt (de face)
  • Etc…

Cette disposition peut sembler un peu confuse à l’heure où l’informatique permet de créer des documents bien plus faciles à lire. La raison en est que, dans la plupart des compagnies, ces plans de vols opérationnels sont réalisés par des services spécialisés situés à la base principale des exploitants, et sont ensuite envoyés vers les escales du monde entier pour être remis aux équipages. Les moyens locaux sont divers et variés, et il faut prévoir les éventuelles pannes et leurs moyens de substitution plus ou moins performants. Ils sont donc établis dans un format minimaliste qui permettra leur transmission par différents moyens allant du data link au simple telex et leur impression par tout type d’imprimante.

De plus, ils doivent pouvoir être transmis directement à l’avion, par le système ACARS, lorsqu’il y a un changement de route notamment. Or les imprimantes de bord sont plus proches des vieux modèles à aiguilles que de l’imprimante graphique en couleur…

 

Maintenant que l’on sait comment définir précisément la route la plus courte et établir le plan de vol opérationnel correspondant, il est temps de prendre en compte les conditions météorologiques réelles, et notamment le vent et la température…

LA MÉTÉOROLOGIE EN ROUTE

 

La théorie

Parmi les phénomènes météorologiques qui vont influer sensiblement sur le choix de notre route il y a le vent, bien sûr, qu’il est toujours préférable d’avoir dans le dos, c’est comme en vélo !!!

Avant d’étudier notre cas concret, voyons d’abord quelques notions théoriques qui nous permettront de bien exploiter les cartes météorologiques.

Dans l’épaisseur de notre atmosphère, on peut distinguer plusieurs couches successives qui ont chacune leurs propriétés. Les avions de ligne volent le plus souvent dans la première, la troposphère, mais peuvent aussi évoluer dans la seconde, la stratosphère.

Atmosphère

Dans la troposphère, la température diminue quand l’altitude augmente (courbe rouge). Dans la stratosphère, elle observe d’abord un palier avant d’augmenter avec l’altitude. Il est donc très intéressant de connaître la limite entre les deux, appelée tropopause.

 

Au niveau international, il a été défini une atmosphère standard (Intertionnal Standard Atmosphere ISA), dont les tableaux ci-dessous donnent un aperçu de ses caractéristiques.

Atmosphère STD

On voit, par exemple, que la tropopause standard se situe à 11 000 mètres soit le FL361, et que la température  y est de -56,5° C.

Elle sert, notamment, à étalonner un altimètre, celui-ci n’étant en fait qu’un baromètre qui indique l’altitude correspondant à la pression qu’il mesure. Elle sert aussi à déterminer l’écart avec la température réelle, que l’on appelle Δ ISA, et qui est utilisé pour calculer certains paramètres de vol.

Mais, la nature étant particulièrement difficile à mettre en équation, l’atmosphère réelle n’est jamais conforme à ce modèle !

 

En fait, on distingue trois grandes zones atmosphériques qui sont, en partant du pôle vers l’équateur, les masses d’air polaire, tropical et équatorial.

Jetstreams

Comme on le voit sur ce schéma, chaque cellule a ses propres caractéristiques notamment altitude et température de tropopause :

  • Cellule polaire, tropopause basse et chaude
  • Cellule équatoriale, tropopause haute et froide
  • Cellule tropicale aux valeurs intermédiaires

Des courants de vent fort, que l’on appelle les jetstreams ou plus couramment les jets, vont se créer à la cassure des différentes tropopauses. On va donc trouver au nord le jet polaire, qui se situera entre le FL300 et le FL330, et qui ondulera comme les perturbations du front polaire qu’il survole. Plus au sud, on trouvera le jet subtropical, plus stable en direction, et qui évoluera aux alentours du FL390. Ces deux jets soufflent globalement d’ouest en est, mais leur direction peut varier très sensiblement par endroit.

Tout ce beau système évoluera en latitude en suivant la course du soleil au cours de l’année, et les deux mêmes jets existent aussi, bien sûr, dans l’hémisphère sud.

Et pour compliquer encore tout cela, on rencontre aussi, aux alentours de l’équateur, un pseudo-jet équatorial situé au niveau de la tropopause locale donc très haut, et qui a la particularité de souffler en sens inverse des deux autres, c’est à dire d’est en ouest !!!

Les jets sont, dans l’hémisphère nord, plus fort l’hiver. Leur gradient de vitesse est plus prononcé au nord et au dessus, zones qui sont particulièrement propices à la CAT (Clear Air Turbulence).

Et c’est, bien sûr, l’inverse dans l’hémisphère sud.

 

Comme on peut s’en douter, dame Nature ne va pas se conformer à ce modèle théorique simplifié, loin s’en faut, mais il n’est pas inutile de s’en souvenir en étudiant les cartes météo.

 

Les cartes météorologiques

Mais au fait, comment trouver ces fameuses cartes ? C’est le site de Météo France spécialisé en aviation, AEROWEB, qui est le plus simple à utiliser. Tout le monde peut y accéder, il suffit de créer son nom d’utilisateur et son mot de passe.

La page d’accueil est plutôt orientée aviation générale. Pour les vols long-courriers, il faut suivre un cheminement particulier.

AEROWEB1

Dans la colonne de gauche cliquez sur TEMSI-WINTEM… Dans la nouvelle fenêtre qui s’ouvre il faut sélectionner « Voir les cartes disponibles ». Pour notre exemple il faut ensuite sélectionner le Domaine NAT H qui concerne l’Atlantique Nord.

Apparaît ensuite la liste des cartes disponibles.

AEROWEB2

Il suffit d’en sélectionner une et ensuite on pourra en changer avec les fenêtres de sélection en haut de la carte.

 

Mais revenons-en à notre vol Paris-Montréal. J’ai préparé cet article  le 17 mai 2016. Voici, tout d’abord un extrait de la carte TEMSI valable ce jour-là à  12h00 TU.

TEMSI

Que peut-on voir sur une carte TEMSI ? Le TEMps SIgnificatif, c’est-à-dire tous les phénomènes météo intéressant les avions qui évoluent dans cette région et dans la tranche de niveaux de vol indiquée dans le cartouche, F250 à F630 pour cette carte, mais ce n’est pas toujours la même tranche.

On trouve donc, entre autres :

  • Un fond de carte, celle-ci pourrait être une stéréo-polaire mais ce n’est pas toujours le cas
  • Les masses nuageuses, principalement orageuses puisque dépassant le FL250
  • Les éventuels cyclones ou tempêtes tropicales, ainsi que les nuages de cendres volcaniques
  • Les jets avec leur vitesse et leur altitude
  • Les zones de turbulence, de givrage, etc…
  • L’altitude de la tropopause avec les centres dépressionnaires et anticycloniques.

 

On voit, d’entrée de jeu, que la situation n’est pas aussi simple que dans le schéma théorique… Néanmoins, on peut  distinguer par exemple deux centres dépressionnaires marqués L, un au large de l’Ireland et l’autre au-dessus de Terre Neuve, où la tropopause est particulièrement basse (FL240 et FL230).

Plusieurs jets sont indiqués : celui qui circule sur toute la vue, au FL320, peut être identifié comme étant le jet du front polaire. Sa force atteint 140 kt au-dessus des grands lacs américains et aux alentours du 20°W. La mention 150/430 indique que sa force est supérieure à 80 kt du FL150 au FL430 !

Les zones entourées de pointillées sont celles où la présence de turbulence en ciel clair est probable, donc plutôt au nord du jet et au-dessus.

Le jet subtropical est également indiqué par endroits : sur le centre des USA au FL380, où il se dédouble en deux courants parallèles, sur le Maroc et l’Algérie, au FL420.

On distingue également une zone orageuse, au sud du jet polaire, entre le 40°W et le 50°W.

 

Si on suit une route proche de l’orthodromie Paris-Montréal, ici tracée en rouge, on va se trouver confronté à des vents contraires particulièrement forts. On aura alors tout intérêt à choisir une route qui évite les zones où le vent est le plus fort. Mais on va alors augmenter la distance sol ! Tout le problème, pour choisir la route, va être de trouver le bon dosage entre augmentation de la distance sol et diminution du vent de face…

C’est cette fois la carte WINTEM qui va nous être précieuse. Il faudrait même dire les cartes WINTEM car, pour bien faire, il faudrait interpoler les valeurs lues sur plusieurs cartes, FL320, FL340, FL360 ou FL390.

Pour simplifier un peu cette présentation, on ne va utiliser ici que la 250hPa/FL340.

WINTEM

Le fond de carte est le même que la carte TEMSI. Vue la surface représentée, l’échelle est très grande, ce qui fait que la densité des informations est plutôt faible… Il faudra s’en contenter !

Cette carte WINTEM donne les vents et températures au FL340. Le vent est représenté par une flèche indiquant le sens dans laquelle il souffle, les « plumes » de la flèche donnant sa vitesse : un trait pour 10kt, un demi-trait pour 5kt, et un triangle pour 50kt. Ainsi, au-dessus de Montréal, on voit que le vent souffle du 280° environ et que sa force est de 105kt.

Les nombres qui apparaissent à côté sont les valeurs de la température. Il est indiqué dans le cartouche que ces températures sont toujours négatives sauf si le signe + est mentionné, ce qui serait très surprenant à ces altitudes !

Avec le tracé de l’orthodromie, en rouge, on voit clairement que c’est au nord que l’on trouvera des vents moins forts et orientés de façon plus favorable. Le tout est de trouver le meilleur compromis…

 

CHOIX DE LA MEILLEURE ROUTE

Les tracks

Dans cette région de l’océan Atlantique, le système OTS (Organized Tracks System) va pouvoir nous aider.

Chaque jour, des centaines d’avions traversent l’océan Atlantique pour relier l’Europe à l’Amérique du Nord. Le problème est que toutes les compagnies utilisent des types d’avions aux caractéristiques comparables, et souhaitent, pour des raisons de commodités d’horaire et d’utilisation de leur flotte, voler vers l’ouest le jour et vers l’est la nuit.

Si chaque avion suit la route de son choix, le contrôle aérien se trouvera rapidement débordé et incapable de gérer l’ensemble, d’autant plus qu’il n’y a pas de radar au beau milieu de l’océan. C’est la raison pour laquelle les services chargés du contrôle aérien sur l’Atlantique nord éditent, chaque jour, des routes préférentielles appelés North Atlantic Tracks NAT. Leur utilisation, dans le choix de la route, n’est pas obligatoire mais fortement recommandée, d’autant plus que la clearance océanique sera, dans la zone des tracks, pratiquement toujours alignée sur le track le plus proche…

Le contrôle de Shanwick édite donc les tracks de jour, tandis que celui de Gander se charge des tracks de nuit. Ils sont centrés sur la route de temps minimum moyenne entre les deux continents établie en tenant compte des prévisions météorologiques du jour.

Ils sont désignés par une lettre de l’alphabet, en commençant par A pour le track le plus nord du système de jour, et par Z pour le track le plus sud du système de nuit.

Pour notre vol du 17 mai 2016 partant à 10h30 Z de Paris CDG, voici un extrait du message de tracks en cours de validité :

Message Tracks

En haut à gauche on lit qu’il a été émis par Shanwick, EGGXZOZX, et que la période d’utilisation va de 11h30 Z à 19h00 Z, heure de passage au méridien 30°W.

La France faisant partie des pays les plus au sud des pays concernés, c’est en général parmi les derniers tracks qu’il conviendra de choisir celui qui donnera la meilleure route : nous étudierons donc les tracks F, E, D et C.

Voici ce que cela donne une fois reporté sur la carte :

Carte avec Tracks

Les tracks sont espacés d’un degré de latitude soit 60 Nm, ce qui est conforme aux normes de l’espace MNPS dans lequel se situe cette partie de l’océan Atlantique.

 

Si on reporte ces tracks sur la carte WINTEM vue précédemment, voici ce que l’on obtient :

WINTEM avec Tracks

On voit que le système OTS a bien été défini au nord de l’orthodromie, en évitant la zone où les vents d’ouest sont les plus forts. On arrive même, sur la fin des tracks, à avoir une composante de vent arrière !

Reste à savoir comment déterminer quelle sera la meilleure option et quel track donnera la consommation la plus faible, car c’est bien en ces termes qu’il faut évaluer le problème.

 

La Distance Air

Il est très difficile de comparer différentes routes qui seront parcourues avec des vitesses sol différentes puisque vent et température y seront variables. Nous aborderons plus précisément ce sujet dans un prochain article consacré à la détermination de la quantité de carburant nécessaire pour faire un vol.

Néanmoins, on peut dire que la température n’a pas d’influence sur la consommation distance car elle agit dans les mêmes proportions sur la consommation et la vitesse propre TAS de l’avion.

Pour le vent, pour pouvoir faire des comparaisons de route, le plus simple est de transformer les distances Sol en distances Air, ce qui revient à chercher, pour un même temps de vol, quelle serait la distance équivalente à parcourir s’il n’y avait pas de vent ?

On détermine donc la distance air Da grâce à la formule :

Ds / GS  = Da / TAS   ou  Da = Ds x TAS / GS

La distance Air totale d’une route sera la somme des distances Air de chaque segment de route. Et c’est la distance  Air totale la plus faible qui sera le critère définissant la meilleure route du jour.

 

Voyons donc, pour notre vol Paris-Montréal, quel va être le meilleur choix parmi les différents tracks disponibles ce jour-là.

 

La meilleure route

Pour commencer, remettons nous en mémoire les caractéristiques de la route la plus proche de l’orthodromie :

OFP Ortho

On se souvient que cette route mesure 3022 Nm en distance sol, soit déjà 40 Nm de plus que l’orthodromie LFPG-CYUL. Mais si on décide d’emprunter cette route, en tenant compte de la météo du jour, on va subir un vent effectif moyen défavorable de -37 kt (AVG W/C). Cela va faire une distance air totale AIR DIST de 3275 Nm et un délestage d’étape TRIP FUEL de 68943 kg.

 

Si on décide d’emprunter le track le plus sud du système OTS du jour, le track F, voyons ce que cela va donner :

OFP Track F

On voit que la distance sol est plus grande, 3056 Nm ce qui fait 34 Nm de plus que la précédente. Mais la distance air diminue sensiblement, 3167 Nm pour un vent effectif moyen qui tombe à -17 kt, ce qui représente donc une diminution sensible de la distance air de 108 Nm et un délestage d’étape de 66199 kg, en diminution de plus de 2,7 tonnes !

Notons en passant que le module qui donne accès à Route Finder est très utile dans ce cas puisqu’il connait les tracks du jour et qu’il permet d’ajuster les parcours domestiques européen et américain.

 

On continue notre recherche en choisissant le track E, un degré de latitude plus au nord :

OFP Track E

La distance sol augmente encore de 39 Nm en s’établissant à 3095 Nm, mais la distance air à 3155 Nm, fait encore gagner 10 Nm par rapport à la précédente et le délestage d’étape, de 65857 kg, fait gagner encore 342 kg sur le track F.

 

Vous avez compris le système, il suffit de continuer track par track jusqu’à trouver celui à partir duquel l’augmentation de distance sol ne sera plus compensée par une distance air plus favorable.

OFP Track D

Le track D, avec sa distance air de 3141 Nm et un vent effectif moyen égal à 0, nous fait encore gagner 14 Nm et 338 kg de carburant…

Par contre, la route via le track C voit sa distance air en augmentation :

OFP Track C

Malgré un vent effectif moyen positif de 4 kt, la distance air de 3171 Nm est supérieure à celle du track D car la distance sol a encore augmenté 52 Nm…

La meilleure option sera donc la route qui emprunte le track D.

On va donc choisir une route qui sera plus longue de 121 Nm par rapport à la route la plus proche de l’orthodromie, mais qui fera économiser, grâce à la bonne prise en compte des prévisions météo,  plus de 3, 4 tonnes de carburant !

 

Il est bien évident que pour une compagnie aérienne qui exploite quotidiennement plusieurs dizaines de lignes long-courrier de ce type, l’incidence sur le bilan financier annuel sera très importante !!!

La mise en place de systèmes informatiques performants et l’amélioration notoire des prévisions météo en route, notamment grâce aux satellites, ont permis de faire de très gros progrès dans ce sens.

Et à notre niveau de simmer, l’arrivée de systèmes comme SimBrief.com nous permet d’en profiter également pour faire nos vols au plus près du réel…

 

Insertion dans le FMS

Il ne reste plus qu’à insérer cette route dans notre système de navigation. Voici ce que cela donne dans celui du B747-400 de PMDG :

Route FMS 1

Route FMS 2

Il  nous faudra pas moins de quatre pages de CDU pour tout insérer…

A noter que j’ai utilisé, pour le track D, les identifiants des points tels qu’ils apparaissent dans le log de navigation et dont on a parlé plus haut : 5720N, 5830N, etc… Ils sont connus de la base de données en tant que waypoints.

Mais attention de ne pas se tromper en positionnant la lettre N : les conséquences en seraient fâcheuses, comme on peut le voir sur cet exemple…

NAV DATA

Cette vue nous permet de constater une petite divergence dans le mode d’indication de la déclinaison magnétique, telle qu’elle apparaît habituellement sur les cartes, et la façon dont est indiquée la MAG VAR dans l’écran REF NAV DATA du CDU : pour le point 5720N par exemple, on lit E -10.4° alors que les cartes indiquent, pour cette région, une déclinaison W. Par contre, le signe – est conforme aux us et coutumes, de mêmes que les calculs qui l’utilisent… ???

On peut aussi insérer un point océanique en créant un nouveau point grâce à ses coordonnées géographiques, mais cela n’est possible qu’en page LEGS, et c’est nettement plus long et sujet à erreur…

Dans tous les cas, la première chose à faire, dès que l’on a fini l’insertion, est de vérifier la distance sol totale et de la comparer à celle indiquée au plan de vol. Ce sera un bon indice pour confirmer qu’il n’y a pas eu d’erreur d’insertion…

PROGRESS

Sur la page PROGRESS 1, on voit que le FMS a calculé une distance, jusqu’à CYUL, de 3140 Nm à comparer avec les 3143 Nm indiqués au plan de vol : aux arrondis près, « l’erreur est juste » comme on dit souvent dans les cockpits !

Il est bon, également, de vérifier les distances entre chaque point, et les routes magnétiques départ de chaque leg océanique. On les trouve dans les différentes pages LEGS disponibles au CDU.

Controle PLN

On peut noter sur cet écran que le point 58N030W a été inséré par ses coordonnées géographiques comme indiqué plus haut. Il apparaît donc différemment de ceux qui sont insérés avec leur identifiant Waypoint connu de la base de données du FMS.

Sur les distances pas de problème, par contre il y a un écart important, 6 à 7°, entre les Rm départ indiquées par le FMS et celle indiquées au plan de vol. Qui a tord, qui a raison ?

Essayons de répondre en faisant les calculs sur deux tronçons, celui qui va du 5720N au 5830N et le suivant qui va du 5830N au 5940N :

Controle PLN 2

Pour les distances, pas de problème, nous sommes bien d’accord : le premier segment fait bien 328 Nm et le second 319 Nm.

Pour les Rv départs, nous sommes encore bien d’accord : on trouve Rv = 285° au départ de ces deux tronçons quand SimBrief trouve 284° pour le premier et 285° pour le second. Les arrondis certainement…

Par contre, si on relève les déclinaisons magnétiques sur la carte, on trouve entre 10° et 11°W pour le point 5720N et 16°W pour le point 5830N. Cela nous donne donc une Rm départ de 285 + 10 = 295° au départ du 5720N et 285 + 16 = 301° au départ du 5830N, c’est-à-dire, à un degré près, celles qui sont indiquées au CDU !

Il semble donc que ce sont les déclinaisons magnétiques prises en compte par SimBrief.com qui sont erronées : nobody is perfect !

Dans un vrai B744, si on place l’inverseur NORM/TRUE sur TRUE, toutes les indications de route et cap passent en vrai, y compris les CDU. Dans le modèle PMDG, les CDU restent en magnétique ce qui est bien dommage car on aurait pu vérifier les routes vraies calculées par le FMS. Il faudra attendre de réaliser le vol pour vérifier sur le ND au passage de chaque point…

 

CONCLUSION

Au cours de cette petite étude, nous avons donc déterminé que la meilleure route pour aller de Paris à Montréal, le 17 mai 2016, était celle qui emprunte le track D du jour. Dans un prochain article, nous verrons comment calculer la quantité de carburant à embarquer pour réaliser ce type de vol, sachant, bien sûr, que toute l’étude que nous venons de faire avait pour but de minimiser cet emport…

Bons vols… !

About the author: mike victor

Breveté pilote de planeur en 1968, à l’âge de 17 ans, c’est 2 ans plus tard que débute son parcours professionnel en devenant Élève Pilote de Ligne de l’ENAC. Douglas DC8 et DC10, Airbus A310, c’est surtout aux commandes du mythique B747 qu’il va sillonner la planète. Et c’est comme Commandant de Bord B747-400 qu’il met fin à sa carrière en 2011 avec près de 18000 heures de vol au compteur. Il a (re)découvert la simulation de loisir avec FSX. Et c’est avec grand plaisir qu’il fait partager son expérience du vol réel aux nombreux passionnés rencontrés en réel ou sur Internet.