J'ai commencé , il y a peu de temps, des cours de vol de nuit à l'aéroclub de Quimper. C'est un nouveau monde qui s'ouvre à moi et une nouvelle aventure qui commence après le PPL. Néanmoins les premiers cours étaient une bonne occasion pour reprendre certains principes de base et enrayer quelques mauvaises habitudes que tout pilote accumule au fur et à mesure. Je me suis donc plongé dans l'excellent ouvrage de Jean Zilio, que je conseille à tout pilote.

 

Introduction

Le tour de piste est une des manoeuvres les plus courantes dans la vie du pilote. Néanmoins, si vous êtes comme moi, moins habile que l'instructeur qui a le compas dans l'oeil et qui sait percevoir les angles entre deux axes (quel que soit l'angle de vue depuis lequel il regarde), il y a un moyen empirique pour maitriser les phases les moins certaines du tour de piste à savoir :

1. Vent arrière
2. Eloignement
3. Début de base
4. Descente en base
5. Dernier Virage
6. Finale
7. Courte finale
8. Arrondi décéleration et toucher

En Effet les phases initiales du vol sont certes importantes mais plus "mécaniques", à savoir :

1. le décollage
2. la montée initiale
3. Le premier virage
4. La mise en attente
5. La préparation de la machine en configuration d'approche vent arrière

Ces premières étapes ne seront pas traitées dans cet article. J'essaie uniquement de donner un point de vue , ceci ne peut en aucun cas remplacer votre appréciation personnelle lors d'un vol. Je suis bien entendu ouvert à tout commentaire ou rectification.

Il est "très" (trop) facile d'exécuter le tour de piste d'un aérodrome connu pour les raisons suivantes. On sait quand :

• il faut virer en base
• il faut débuter la descente
• on est trop haut ou trop bas par rapport au plan par habitude
• il faut réduire et commencer l'arrondi également par habitude

Pour un pilote expérimenté cela marche plus ou moins bien quelque soit l'aérodrome. Mais si, comme moi, vous n'avez pas toujours le compas dans l'oeil et que vous découvrez un nouvel aérodrome suite à un vol de voyage, il y a moyen de maitriser ses aspects en ayant une montre à bord et en prenant quelques repères. J'admets qu'une partie de l'exercice est également pour s'amuser à vérifier certaines notions de base par le calcul :) .

Présentation des paramètres du tour de piste

Sur la figure suivante on peut observer le tour de piste rectangulaire habituel, tel qu'on nous a appris à l'école :

Un tour de piste :

• s'effectue à 1000 ft (pieds) par rapport au sol pendant tout la phase de vent arrière et début de base
• La distance (ou l'écartement) en vent arrière par rapport à la piste est de : 1,3 NM (nautiques)
• L'éloignement par rapport au point d'aboutissement (tout en restant // à la piste bien sûr : donc tout en gardant son cap) est de 1.6 NM
• Le début de descente se fait à 30° par rapport à l'axe de la piste donc (si on connait bien sa trigonométrie) à mi-base
• Le début de l'approche finale s'effectue à 500 ft  par rapport au sol (QFE)

De même on nous apprend que :

• La finale s'effectue sur un plan d'approche de 5% (soit 1 m de descente pour 20 m traversés)

On va essayer dans la suite de cet article de démontrer qu'il est possible d'effectuer un tour de piste en se basant sur des règles simples et plus précises que la simple visualisation.

En vent arrière : comment maintenir un écartement de 1.3 NM par rapport à l'axe de piste ?

 

D'après la plupart des instructeurs, la meilleure méthode pour percevoir l'écartement par rapport à la piste est de maintenir le bout de l'aile sur la piste (qu'on soit en vent arrière gauche ou droite). Ceci ne s'applique bien entendu que pour les avions à ailes basses (comme les DR400). Pour les avions à ailes hautes tel qu'un Cessna 152 ou 172, il existe une méthode équivalente (le tiers du hauban à partir de l'aile au dessus de la piste).

On va vérifier mathématiquement si cette méthode est acceptable pour un DR400 :

D'après la figure suivante, pour un pilote à bord en place gauche, en vent arrière main gauche.

• On peut étudier deux triangles droits :
  • Le plus grand formé par la tête du pilote, la projection verticale de son avion sur le plan horizontal de la piste et un point imaginaire qui défile sur l'axe de la piste lors de la vent arrière
  • Le plus petit, formé par la tête du pilote, la projection verticale de celle-ci sur un plan horizontal parallèle à celui de la piste et passant par le bout de l'aile gauche et le point matérialisant le bout de l'aile gauche "t" (qui défile sur l'axe de la piste)

• Ces triangles sont dit semblables (ayant les mêmes angles) ce qui nous donne une conclusion intéressante :
  • le rapport entre La distance D (écartement par rapport à la piste) et L (la moitié de l'envergure de l'avion) est égal, approximativement, à celui de la hauteur H de l'avion (100 ft) H et la distance entre la tête du pilote et la projection verticale sur le plan horizontal passant par le bout de l'aile une distance qu'on désignera par x.
  • ceci nous permet de calculer x :
    • si D = 1.3 NM, H = 1000 ft et L = 4.36 m
    • x = 56 cm
    
    

Le plus intéressant par la suite, serait de vérifier où se trouve le point parallèle au bout de l'aile d'un DR400, pour un pilote assis à bord.

Pour moi (et je pense pour la plupart des pilotes), ce point correspond à peu près au niveau du nombril.

D'après la figure suivante (empruntée au site suivant : http://www.blog-le-dessin.com/) :

 

Pour un humain adulte (s'applique également aux femmes) :

• La proportion entre la taille totale et la distance entre le nombril et les yeux est de 2.5/8
• Idéalement la taille de notre observateur est : 55.5*8/2.5 = 177.6 cm
• Ceci correspond à la taille moyenne de l’homme en France

Le tableau suivant indique la marge d’erreur d'estimation de cette méthode en fonction de la taille en fonction de :

• L'envergure de l'avion (en m)
• La hauteur en pieds

Envergure (m)	D (m)	Taille (m)	Hauteur (ft)	Erreur d'estimation (%)
8.72	2250	1.89	1000	-6.25
8.72	2300	1.85	1000	-4.17
8.72	2350	1.81	1000	-2.08
8.72	2400	1.78	1000	0.00
8.72	2450	1.74	1000	2.08
8.72	2500	1.70	1000	4.17
8.72	2550	1.67	1000	6.25
8.72	2600	1.64	1000	8.33
8.72	2650	1.61	1000	10.42

Ainsi on peut constater que la marge d'erreur est de :

• -6.25 % pour un observateur d'1m90 qui perçoit par cette méthode une distance par rapport à la piste à 2250 m
• +10.42% pour un observateur d'1m60 qui perçoit par cette méthode une distance par rapport à la piste à 2650 m

Quand virer en base ?

D'un point de vue trigonométrique, si on s'éloigne de 1.6 NM à partir du travers du point d'aboutissement (ou les plots) :

• l'angle A que font l'axe de piste et l'axe imaginaire au sol entre le point d'aboutissement et la position de l'avion a une tangeante de 1.6NM/1.3NM soit : 1.237
• cet angle A est donné par une fonction mathématique dont le graphique est le suivant (d'après le site suivant : http://mathworld.wolfram.com/InverseTangent.html) :

D'après cette fonction l'angle A est de 52° environ

A défaut de pouvoir :

• reconnaitre cet angle au simple regard --> qui est de loin la meilleure méthode
• descendre en parachute et prendre le grand rapporteur qui fait 2 N.M de diamètre et vérifier que c'est le bon angle, remonter dans l'avion et tourner en base :) --> pas terrible

Vous pouvez à l'aide de votre montre mesurer la distance en secondes avant d'arriver à ce point qui correspond à l'angle A. En effet :

• si votre avion se pilote à 150 km/h en vent arrière (un DR400-120)
• sachant que 1.6NM correspond à 2.963 km

le temps nécessaire (sans vent) pour attendre le point où il faut virer en base : T = D / V = 2.963 km /150 km/h = 0.0192 heures soit 71 secondes

Donc la méthode serait de :

• prendre le top au travers du point d'aboutissement (travers des plots ou seuil de piste) en vent arrière
• maintenir le cap et compter 71s (ou 1min 11s) au chronomètre ou à la montre d'éloignement
• rester à 1000 ft sol (pour avoir une trajectoire rectiligne) pendant l'éloignement
• débuter le virage en base une fois ce temps écoulé

Le tableau suivant donne les paramètres correspondants aux avions que je pilote souvent en aéroclub :

Type D’avion	Vitesse VAR typique	Durée Eloignement 1.6NM	Puissance moteur	Configuration
C152	75 KT (140 km/h)	82s	2000 tr/min	10° volets
DR400-120	80KT (150kmh)	71s	2000tr/min à 21000tr/min	10° volets
DR400-180	90KT (170kmh)	64s	1900tr/min	10° volets

Quand débuter la descente ?

 

Nous sommes maintenant en base et on voit la piste. Le début de descente s'effectue, d'après l'instructeur, à 30° par rapport à la piste. Ceci correspond au milieu de la base, mais comment percevoir précisément ce moment pour un pilote moins expérimenté ?

Il faut tout simplement y penser avant ! Prenons l'exemple d'un tour de piste 04 main gauche à Morlaix (LFRU)

Quand on passe au travers du point d'aboutissement (le point que je désigne mi-VAR) :

• Il faut chercher un ou plusieurs repères correspondant à la mi-distance entre la piste et l'avion
• En base, quand l'avion passe au travers de ces repères (mi-base) on sera exactement à 30° par rapport à l'axe de la piste (c'est le moment de débuter la descente)

La descente de 1000 ft à 500 ft à 500 ft/min dure 30s pour tous les avions :)

Ci-dessous un tableau récapitulant les configurations (habituelles) pour obtenir 500 ft/min en descente après la vent arrière :

Type D’avion	Vitesse VAR typique	VZ	Puissance moteur	Durée
C152	75 KT (140 km/h)	500ft/min	1600 tr/min	30s
DR400-120	80KT (150kmh)	500ft/min	1600tr/min	30s
DR400-180	90KT (170kmh)	500ft/min	1500tr/min	30s

Quand débuter le dernier virage ?

On a débuté la descente à 500 ft/min. L'objectif est de s'aligner le moment venu sur l'axe de la piste pour entamer l'approche finale à la bonne hauteur (soit 500 ft) :

• la vitesse angulaire dernier virage en moyenne : 10°/s  a une inclinaison de 30°. Or pour s'aligner sur l'axe de la piste il faut faire 90°, donc ça va durer : 9s
• sachant que la descente dure 30s à 500 ft/min, il faut commencer le dernier virage 21s après le début de descente

On peut faire cela :

• A la montre (prendre un top en début de descente et commencer le dernier virage 21 s après)

• Méthode que je préfère : Ce moment correspond au dernier tiers de la descente ou encore quand on est au niveau du 1/6e de la base (soit le 1/3 de la mi-base). Ce point de repère peut être perçu au début de la distance en prenant un point de repère situé au 2/3 entre le repère de mi-base et l'axe de la piste. Ceci est représenté sur la figure suivante.

Et la finale ?

Un des points les plus durs est de visualiser le plan des 5%. Il n'y a malheureusement pas de méthode miracle à moins

• d'avoir un ILS à bord
• se fier à un PAPI (ou VASI).

En effet un pilote à bord perçoit les projections des points suivant :

• L'horizon : matérialisé par le point H par sa projection Ph
• Le point d'aboutissement (point d'immobilité apparente)
• Le bout de piste B par sa projection Pb

La figure suivant montre que la distance PhZ :

• augmente si le plan est fort
• diminue si le plan est faible

Il existe une méthode empirique que les instruceurs utilisent pour éduquer le regard du nouveau pilote afin d'être dans une bonne marge de sécurité :  pas trop haut / ni trop bas qui exploite ces points il s'agit de la méthode des 2 doigts :

En effet quelque soit la taille du sujet, lorsqu'on place la main, droit devant, l'oeil perçoit un angle de 3° correspondant à deux doigts. Il s'agit (par chance ?) de l'angle d'approche qu'il faut maintenir en gardant la distance PhZ constante.

Et la courte finale ?

 

Par un jour où le vent n'est pas constant ou de travers et que vous avez plusieurs raisons pour ne pas mettre les doigts devant vous en courte finale :) on peut au moins savoir si on est bien parti pour l'approche finale avant de remettre les gaz. La plupart des pistes modernes ont une ou plusieurs distances standards entre le seuil de piste et le point d'aboutissement. S'ils existent pourquoi ne pas les exploiter ??

Cette distance est en général de 300 m. Mais il est facile de vérifier cette valeur en utilisant le fameux logiciel de Google.

En effet en courte finale, si la distance entre le seuil de piste et le point d'aboutissement est de 300 m et qu'on est sur le plan d'approche :

• on doit être à 15 m soit 50 ft à la verticale du seul de piste. (il faut bien sûr un peu anticiper car si on est beaucoup trop haut ou beaucoup trop bas à ce moment là il est en général sûr qu'on se posera avant, au delà du point d'aboutissement ou pas du tout (mieux vaut remettre les gaz et réessayer)
• la durée restante de la descente est de 10 s en théorie (on ne va pas rester dans cette configuration jusqu'au bout).

Encore une fois on peut s'aider de quelques références (ça ne sert à rien de regarder sa montre. Il suffit de compter et d'expérimenter si cela correspond à notre habitude) :

Si on décompose l'atterrissage comme indiqué dans la figure suivante et que la descente en finale s'effectue à 300 ft/min

• T1: Verticale seuil de piste
• T3 : le début du palier de décélération est à 1.5 m du sol donc  (T3-T1=9s)
• ΔTr : réduction = 1s pour réduire
• ΔTa : Arrondi =1s pour transformer la trajectoire de descente en trajectoire parallèle au plan horizontal de la piste
• T2 – T1 = 7s  (Il faut réduire en théorie 7 s après la verticale du seuil de piste)

T4 : dépend de la dextérité du pilote :)

Encore une fois, plus on s'approche du point d'aboutissement et moins il faut regarder dans le cockpit. Il y a beaucoup d'éléments perturbateurs (rafales, vent de travers, effet sol etc.). Le pilote doit compter :) sur son entraînement et ses perceptions.

Conclusions

J'espère que cet article vous apporte quelques éléments pour rendre vos tours de piste plus aisés et vos approches plus stables. Encore une fois, l'objectif n'est pas de donner une marche à suivre ou de se substituer à votre perception personnelle. Rien ne vaut une bonne séance d'entraînement avec un instructeur pour corriger les mauvaises habitudes. Si toutefois vous avez une autre perception de ces éléments ou une autre méthode, n’hésitez pas à me laisser un mot

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