Performances & préparation du vol — QCM

Le plan de vol (FPL) est un document qui informe les services de la circulation aérienne et les secours de votre itinéraire, pour qu'on puisse vous retrouver en cas de problème et coordonner votre passage dans différents espaces. Pour un vol international, ce plan doit être transmis avec un délai minimum, afin de laisser le temps aux différents pays traversés de le diffuser et de préparer votre passage aux frontières aériennes. Ce délai réglementaire est d'au moins soixante minutes avant l'heure prévue de départ du poste de stationnement (l'heure où vous quittez le parking, pas l'heure de décollage).

Le centrage, c'est la position du centre de gravité de l'avion par rapport à des limites avant et arrière autorisées, un peu comme l'équilibre d'une balançoire : si le poids est trop d'un côté, l'appareil devient difficile, voire dangereux, à piloter. Ici, la limite arrière autorisée est 1,20 m et vous trouvez un centrage de 1,22 m : le centre de gravité est donc trop reculé par rapport à cette limite. Pour corriger cela, il faut charger l'avion différemment (par exemple déplacer du poids vers l'avant, en changeant la répartition des bagages ou des passagers) afin de ramener le centre de gravité vers l'avant, dans les limites autorisées.

La distance de décollage est une mesure normalisée qui sert à comparer les performances des avions et à vérifier qu'ils franchissent bien les obstacles situés en bout de piste. Elle commence au moment où vous relâchez les freins moteur lancé (début du roulement), et se termine non pas à l'instant où les roues quittent le sol, mais lorsque l'avion a pris un peu de hauteur. La convention réglementaire fixe ce point à 15 mètres au-dessus de la piste, une hauteur censée représenter le passage au-dessus d'un obstacle standard en bout de piste.

Au décollage, ce qui compte pour la distance parcourue au sol, c'est la vitesse par rapport au sol (vitesse-sol), alors que c'est la vitesse par rapport à l'air (vitesse-air) qui détermine quand l'avion a assez de portance pour décoller. Avec un vent arrière, l'avion doit accélérer davantage sur la piste pour atteindre sa vitesse-air de décollage, car le vent arrière s'ajoute à sa vitesse et retarde l'atteinte de cette vitesse-air par rapport au sol : la distance de décollage augmente donc. Une fois en l'air, ce même vent arrière pousse l'avion horizontalement plus vite que son ascension verticale, ce qui aplatit la trajectoire vue du sol : la pente sol de montée diminue.

Les volets sont des surfaces mobiles sur l'aile qui augmentent la portance à basse vitesse, mais qui créent aussi davantage de traînée (résistance à l'avancement). Quand on cherche à décoller avec la pente de montée la plus raide possible, par exemple pour franchir un obstacle proche comme des arbres en bout de piste, on veut au contraire minimiser la traînée pour maximiser le gain de hauteur par rapport à la distance parcourue. C'est pourquoi on déconseille généralement d'utiliser les volets dans cette situation : ils raccourcissent bien le roulement au sol, mais dégradent la pente de montée une fois en l'air.

La vitesse ascensionnelle (Vz), c'est la vitesse à laquelle l'avion gagne de l'altitude, exprimée en mètres ou en pieds par minute, ce qui est différent de l'angle de montée qui compare la hauteur gagnée à la distance parcourue au sol. Voler à la vitesse qui donne le Vz maximal, c'est-à-dire le meilleur taux de montée, signifie donc gagner le plus d'altitude possible par minute, ce qui permet logiquement d'atteindre une altitude donnée dans le temps le plus court possible : c'est la définition même de cette vitesse.

Le temps que met un avion pour monter d'une altitude à une autre dépend de sa vitesse ascensionnelle, liée à la vitesse-air, qui n'est pas affectée par le vent horizontal : le vent ne change que la distance parcourue au sol pendant cette même montée, pas le temps qu'elle prend. Sans vent, l'avion parcourt 5 NM au sol en 6 minutes pour monter de 0 à 3000 ft. Avec un vent arrière, le temps de montée reste le même, 6 minutes, car la vitesse ascensionnelle et la vitesse-air n'ont pas changé, mais le vent arrière pousse l'avion plus loin au sol pendant ce laps de temps : la distance sol parcourue augmente donc, passant de 5 à 6 NM en 6 minutes.

Pour rester en sécurité au-dessus de la vitesse de décrochage (la vitesse en dessous de laquelle l'aile ne produit plus assez de portance et l'avion "tombe"), on vole toujours en approche avec une marge de sécurité par rapport à cette vitesse, généralement une majoration d'environ 30 %. Ici, la vitesse de décrochage en configuration atterrissage est de 80 km/h. En multipliant 80 par 1,3 (soit 80 + 30 % de 80, c'est-à-dire 80 + 24 = 104), on obtient environ 104 km/h, arrondi à 105 km/h dans les choix proposés : c'est la vitesse de finale recommandée sans vent ni turbulence.

Comme pour le décollage, la distance d'atterrissage est une mesure normalisée qui permet de vérifier qu'un avion peut s'arrêter dans la longueur de piste disponible. Elle débute au moment où l'avion franchit le seuil de piste à 15 mètres de hauteur, un point de référence standard représentant le passage au-dessus d'un obstacle en début de piste, et se termine à l'arrêt complet de l'avion sur la piste, après l'atterrissage et le roulement de freinage.

Chaque avion a des limites de masse et de centrage propres, et le constructeur doit montrer comment on effectue ce calcul concrètement, avec des exemples chiffrés, pour que le pilote sache appliquer la méthode à son propre chargement. Ce type de document réglementaire et les exemples de calcul associés se trouvent dans le manuel de vol de l'avion, le document officiel qui accompagne chaque appareil et décrit ses limitations et procédures, et non dans un document externe.

Le vol plané, c'est voler sans moteur (ou moteur réduit), en perdant de l'altitude pour avancer : la finesse mesure l'efficacité de cette descente, plus elle est grande, plus l'avion avance loin pour une perte de hauteur donnée, un peu comme un vélo qui roule loin sur une pente douce comparé à un autre qui s'arrête vite. Par définition, la finesse est le rapport entre la distance horizontale parcourue et la hauteur perdue pendant cette même distance.

La densité d'un liquide compare sa masse à celle d'un même volume d'eau, la densité de l'eau valant 1 ; c'est une donnée utile en aviation car on calcule souvent les masses de carburant à partir d'un volume mesuré dans le réservoir. L'essence aviation est nettement plus légère que l'eau à volume égal, avec une densité d'environ 0,7, ce qui veut dire qu'un litre d'essence pèse environ 0,7 kg, contre 1 kg pour un litre d'eau.

Le gradient de vent, c'est le fait que la force du vent diminue progressivement à mesure qu'on se rapproche du sol, à cause du frottement de l'air sur le relief et les obstacles : en approche, cela peut faire perdre subitement de la vitesse-air à l'avion à basse hauteur, ce qui est dangereux si près du sol. Quand le vent est fort, on majore donc la vitesse d'approche pour se garder une marge de sécurité qui anticipe cette perte de vitesse-air liée au gradient, et éviter de s'approcher trop près du décrochage.

En altitude, l'air est moins dense, c'est-à-dire qu'il y a moins de molécules d'air dans un même volume, ce qui réduit à la fois la portance produite par les ailes et la puissance fournie par le moteur, pour une même vitesse. Résultat : quand l'altitude augmente, il faut rouler plus longtemps sur la piste pour décoller, donc la distance de décollage augmente, et une fois en l'air, l'avion grimpe moins bien par rapport à la distance parcourue, donc la pente de montée diminue.

On distingue deux façons de "bien monter" après le décollage : gagner le plus de hauteur possible par rapport à la distance parcourue au sol, utile pour franchir un obstacle proche, ou gagner le plus de hauteur possible par rapport au temps, utile pour monter vite en altitude. La vitesse de pente maximale correspond au premier cas : c'est la vitesse qui donne le meilleur angle de montée, c'est-à-dire le plus grand gain de hauteur pour la plus petite distance parcourue.

La distance d'atterrissage est influencée par tout ce qui change la densité de l'air (altitude, température), la vitesse-sol de l'avion (vent), le frottement des roues (état de la piste), le poids à freiner (masse) et la géométrie du terrain (pente de piste). Chacun de ces six facteurs joue effectivement un rôle : l'altitude et la température réduisent la densité de l'air et donc les performances de freinage aérodynamique, le vent modifie la vitesse-sol au toucher, l'état de surface (mouillé, herbeux) change l'adhérence, une masse plus élevée demande plus de distance pour s'arrêter, et une pente de piste ascendante ou descendante facilite ou complique le freinage. La réponse complète regroupe donc bien l'ensemble des six éléments (1, 2, 3, 4, 5, 6).

La masse maximale autorisée n'est pas une limite arbitraire : elle est calculée par le constructeur pour que la structure de l'avion (ailes, train d'atterrissage, fuselage) résiste aux contraintes qu'elle doit supporter en vol et à l'atterrissage. Dépasser cette masse, c'est risquer de solliciter la structure au-delà de ce qu'elle a été conçue pour encaisser, avec un risque de dommage voire de rupture structurale, c'est pourquoi ce dépassement est à proscrire.

Comme pour le vent arrière vu précédemment, le temps de montée dépend de la vitesse ascensionnelle liée à la vitesse-air, qui ne change pas avec le vent horizontal ; seule change la distance parcourue au sol pendant cette montée. Avec un vent de face, l'avion progresse moins vite par rapport au sol tout en montant à la même vitesse verticale : le temps de montée reste 6 minutes, mais la distance sol parcourue diminue, passant de 5 NM (sans vent) à 3 NM avec le vent de face.

De la même façon que pour le décollage, la masse maximale à l'atterrissage est fixée pour protéger la structure de l'avion, en particulier le train d'atterrissage qui doit encaisser le choc du toucher des roues : un avion plus lourd au moment du toucher subit des contraintes plus importantes. Cette limite ne doit donc jamais être dépassée, sauf en cas d'urgence, où la sécurité immédiate du vol peut justifier d'atterrir plus lourd que prévu, par exemple un problème technique obligeant à se poser sans avoir pu consommer ou larguer du carburant.

Comme dans la question sur le centrage vue plus haut, il s'agit de vérifier que le centre de gravité de l'avion reste entre une limite avant et une limite arrière, faute de quoi l'avion devient instable ou incontrôlable. Ici, la limite avant autorisée est 0,97 m et le calcul donne un centrage de 0,95 m, ce qui signifie que le centre de gravité est trop en avant par rapport à cette limite. Il faut donc charger l'avion différemment pour reculer le centre de gravité, par exemple en déplaçant du poids vers l'arrière de la cabine ou de la soute.

L'altitude-pression est une mesure de l'altitude qui reflète directement la densité de l'air : moins de pression signifie moins de densité. Comme au décollage l'avion a besoin d'air dense pour produire de la portance et pour que le moteur donne sa pleine puissance, une altitude-pression plus élevée signifie moins de portance et moins de puissance disponibles pour une même vitesse. Il faut donc rouler plus longtemps sur la piste pour atteindre la vitesse de décollage, et la distance de décollage augmente.

Monter à pente maximale, c'est privilégier le meilleur angle de montée plutôt que la meilleure vitesse, ce qui se fait généralement à une vitesse plus faible que la vitesse optimale de croisière ou de montée à taux maximal. Or le moteur est refroidi principalement par le flux d'air qui le traverse pendant le vol ; à faible vitesse, ce flux d'air est plus faible, donc le refroidissement du moteur est moins efficace. C'est l'un des inconvénients majeurs de ce type de montée, avec un risque de surchauffe si elle est prolongée.

Deux notions permettent d'estimer jusqu'où on peut voler avec le carburant emporté : le temps qu'on peut rester en l'air, et la distance qu'on peut parcourir. La durée de vol possible avec une quantité de carburant donnée, indépendamment de la distance parcourue, s'appelle l'autonomie, un peu comme l'autonomie d'une batterie de téléphone, qui s'exprime en temps d'utilisation plutôt qu'en distance.

En approche, sortir les volets augmente la portance de l'aile à basse vitesse et augmente aussi la traînée, ce qui permet de voler plus lentement tout en gardant une trajectoire de descente stable, et de freiner aérodynamiquement l'avion. Une vitesse d'approche plus faible signifie une vitesse au toucher des roues plus faible, donc une distance de roulement à l'atterrissage plus courte : c'est pourquoi le braquage des volets diminue à la fois la vitesse et la distance d'atterrissage.

Que ce soit pour le meilleur angle de montée (gain de hauteur maximal par distance parcourue) ou le meilleur taux de montée (gain de hauteur maximal par minute), les deux dépendent de l'excès de puissance disponible par rapport à ce qui est nécessaire pour voler en palier. Or cet excès de puissance diminue avec l'altitude, car l'air moins dense réduit la puissance que le moteur peut fournir et la portance produite par l'aile : les deux performances de montée diminuent donc ensemble à mesure que l'altitude augmente, jusqu'à devenir nulles au plafond de l'avion.

La finesse relie la distance parcourue en vol plané à la hauteur perdue pendant cette même distance (finesse = distance / hauteur perdue) ; connaître deux de ces trois éléments permet de calculer le troisième. Ici, la finesse est de 6 et la distance parcourue est de 6 km, soit 6000 m. En réarrangeant la formule (hauteur perdue = distance / finesse), on calcule : 6000 m divisé par 6 égale 1000 m. L'avion perd donc 1000 mètres d'altitude pour parcourir ces 6 km en air calme.

Sous la pluie, un film d'eau se forme sur l'extrados de l'aile (la surface supérieure, celle qui produit l'essentiel de la portance) et perturbe l'écoulement de l'air, ce qui réduit la portance maximale que l'aile peut produire à une vitesse donnée. Concrètement, cela veut dire que l'avion décroche à une vitesse plus élevée que d'habitude, la vitesse de décrochage augmente (réponse 2) ; pour garder la même marge de sécurité par rapport à ce décrochage plus tardif, il faut donc majorer la vitesse d'approche (réponse 4) plutôt que la diminuer, d'où la combinaison 2, 4.

Pour calculer la masse et le centrage d'un avion avant un vol, on part de la masse et de la position du centre de gravité de l'avion "à vide" (sans occupants, bagages ni carburant), puis on ajoute les éléments variables : pilote, passagers, bagages, carburant. Ces valeurs de référence à vide, propres à chaque avion individuel (elles varient légèrement d'un exemplaire à l'autre selon les équipements installés), sont indiquées sur la fiche de pesée de l'appareil, établie lors d'une pesée réelle de l'avion.

Comme pour la distance d'atterrissage, la distance de décollage dépend de tout ce qui influence la densité de l'air (altitude, température), la vitesse-sol nécessaire pour décoller (vent), le frottement au roulement (état de surface), le poids à accélérer (masse) et la géométrie du terrain (pente). Ces six facteurs jouent tous un rôle réel : une altitude ou une température plus élevées réduisent la densité de l'air et donc la portance et la puissance disponibles, le vent modifie la vitesse-sol à atteindre, l'état de surface change le frottement des roues, une masse plus élevée demande plus de vitesse et donc plus de distance, et la pente de piste facilite ou pénalise l'accélération. La réponse complète regroupe donc bien l'ensemble des six éléments (1, 2, 3, 4, 5, 6).

À vitesse indiquée (VI) constante, un braquage modéré des volets augmente la portance de l'aile, ce qui permet à l'avion de décoller à une vitesse-sol plus faible et donc de raccourcir la distance de roulement au sol. Mais ce même braquage augmente aussi la traînée de l'avion une fois en l'air, ce qui réduit l'excès de puissance disponible pour grimper : la pente de montée après le décollage en est donc pénalisée, diminuant elle aussi.

Les volets augmentent la portance de l'aile à une vitesse donnée, ce qui permet à l'avion de quitter le sol plus tôt, à une vitesse-sol plus faible qu'à volets rentrés. Un braquage modéré des volets au décollage favorise donc une distance de roulement plus courte, même si, comme vu dans la question précédente, cela se fait au prix d'une pente de montée légèrement réduite ensuite.

L'effet de sol, c'est le supplément de portance (et la réduction de traînée induite) que l'aile reçoit lorsque l'avion vole très près du sol, car le sol perturbe favorablement l'écoulement d'air autour de l'aile, un peu comme un coussin d'air qui se forme entre l'aile et la piste. Au décollage, cet effet aide l'avion à quitter le sol un peu plus tôt, ce qui réduit la distance de décollage. À l'atterrissage en revanche, ce même coussin d'air retarde le moment où l'avion se pose vraiment (il "flotte" davantage avant de toucher les roues), ce qui allonge la distance d'atterrissage.

Pour franchir un obstacle situé droit devant en montée après le décollage, ce qui compte c'est le gain de hauteur par rapport à la distance horizontale parcourue, c'est-à-dire l'angle de montée, et non le taux de montée en temps. On choisit donc de préférence la montée à pente maximale, qui est justement définie comme la vitesse donnant le meilleur angle de montée, pour maximiser la marge de franchissement au-dessus de l'obstacle.

La finesse maximale correspond à la vitesse où l'avion parcourt la plus grande distance horizontale possible pour une hauteur perdue donnée en vol plané, c'est donc la vitesse qui permet d'aller le plus loin en descendant le moins possible. Comme l'angle de plané compare justement la hauteur perdue à la distance parcourue, voler à la vitesse de finesse maximale signifie avoir l'angle de descente le plus plat possible, donc l'angle de plané minimal.

La vitesse-air, celle que "ressent" l'aile et qui produit la portance, est différente de la vitesse-sol : elle correspond à la vitesse de l'avion par rapport à la masse d'air qui l'entoure. Une rafale de vent de face ajoute instantanément de la vitesse relative entre l'avion et l'air, avant même que le pilote ou l'inertie de l'avion n'ait eu le temps de changer sa vitesse-sol. Cette augmentation soudaine de vitesse-air (réponse 4) se traduit mécaniquement par une augmentation de la portance produite par l'aile (réponse 3, car la portance dépend du carré de la vitesse-air), d'où la combinaison 3 et 4.

Comme vu pour la question sur le gradient de vent, un vent fort au sol implique souvent une chute rapide de sa force à basse hauteur près du terrain, ce qui peut faire perdre de la vitesse-air à l'avion en courte finale, à un moment critique où il y a peu de marge pour réagir. En cas de vent fort sur le terrain d'atterrissage, on majore donc la vitesse en finale pour se garder une marge de sécurité qui anticipe cette perte de vitesse-air liée au gradient de vent.

Comme pour la masse maximale à l'atterrissage, la masse maximale autorisée au décollage est calculée par le constructeur pour garantir que la structure de l'avion et ses performances (décollage, montée) restent dans les marges de sécurité prévues. Cette limite ne doit donc jamais être dépassée, sans l'exception "cas d'urgence" qui existe pour l'atterrissage : au décollage, rien ne justifie de partir plus lourd que la masse maximale autorisée.

La température de l'air influence directement sa densité : un air chaud est moins dense qu'un air froid à la même pression, car les molécules d'air sont plus espacées quand il fait chaud, un peu comme l'air qui se dilate au-dessus d'un radiateur. Or l'avion a besoin d'air dense pour produire de la portance avec ses ailes et de la puissance avec son moteur ; plus la température est élevée, moins l'air est dense, donc moins l'avion accélère et produit de portance efficacement. La distance de décollage nécessaire est donc plus longue.

Les espaces aériens réglementés sont des zones où la circulation est limitée ou interdite pour des raisons de sécurité (zones militaires, centrales nucléaires, zones sensibles) ; elles sont représentées sur les cartes aéronautiques par une lettre codifiée selon leur nature. Une zone interdite, où le survol n'est jamais autorisé, est désignée par la lettre P (comme "Prohibited", interdit en anglais), à distinguer de la zone dangereuse (D) où le survol est possible sous conditions, et de la zone réglementée (R) où des restrictions particulières s'appliquent.

L'incidence, c'est l'angle entre la corde de l'aile (une ligne imaginaire qui va du bord d'attaque au bord de fuite de l'aile) et le vent relatif (la direction d'où vient l'air perçu par l'avion, à l'opposé de son déplacement) : c'est cet angle qui détermine en grande partie la portance produite. Comme le montre le schéma, en air calme le vent relatif est horizontal, aligné avec la trajectoire de l'avion, et l'incidence correspond à l'écart entre cette ligne et la corde de l'aile. Si l'avion garde la même assiette (la même orientation de son axe par rapport à l'horizon, donc la même orientation de la corde de l'aile) mais entre dans une ascendance, c'est-à-dire une masse d'air qui monte, le vent relatif devient la somme de la vitesse de l'avion et de ce courant ascendant : il vient alors légèrement d'en dessous, comme le montre la flèche inclinée sur le schéma du bas. Cela élargit l'angle entre la corde de l'aile, restée orientée pareil, et ce nouveau vent relatif incliné : l'incidence augmente.

Avant un vol, il faut vérifier que la masse totale de l'avion et la position de son centre de gravité (le point où l'on peut considérer que tout le poids de l'avion est concentré) restent dans les limites fixées par le constructeur, sinon l'avion peut devenir instable ou incontrôlable. Le manuel de vol donne ces limites ainsi que les méthodes de calcul (abaques, tableaux), tandis que la fiche de pesée donne les valeurs réelles et propres à votre avion (sa masse à vide exacte et la position de son centre de gravité à vide), mesurées lors d'une pesée physique de l'appareil. Il faut donc combiner les deux documents : les limites génériques du manuel de vol et les données réelles de la fiche de pesée.

En finale, un avion doit garder une marge de sécurité au-dessus de sa vitesse de décrochage (la vitesse en dessous de laquelle les ailes ne produisent plus assez de portance et l'avion tombe), pour absorber les petites variations de vitesse dues aux rafales ou à la technique de pilotage sans risquer de décrocher. La règle habituelle est d'ajouter environ 30 % à la vitesse de décrochage en configuration atterrissage. Avec un Vs de 60 kt, cela donne 60 × 1,3 = 78 kt, soit une valeur très proche des 80 kt proposés, la vitesse choisie en finale.

Le gradient de vent est une variation rapide de la vitesse ou de la direction du vent avec l'altitude, fréquente près du sol. Un avion vole grâce à sa vitesse par rapport à l'air (vitesse air), pas par rapport au sol : si un fort vent arrière augmente brutalement, l'avion garde son inertie un court instant, donc sa vitesse air diminue immédiatement (l'air qui l'entoure le « pousse » relativement moins vite vers lui). Or la portance dépend directement de la vitesse air : quand elle chute, la portance chute aussi. C'est pourquoi la vitesse air diminue (2) et la portance diminue (1).

Le devis de masse et centrage sert à vérifier que l'avion respecte ses limites de poids et d'équilibre pour le vol prévu. Il faut le manuel de vol (pour les limites et les méthodes de calcul), la fiche de pesée (masse à vide réelle et sa position), ainsi que le poids des passagers, des bagages et du carburant embarqué, car ce sont tous les éléments qui composent la masse totale et son centrage. Le carnet de route, qui sert à enregistrer l'historique des vols et de la maintenance, n'intervient pas dans ce calcul : la réponse retient donc 1, 2, 4 et 5.

La distance de décollage est la distance nécessaire pour atteindre la vitesse de décollage puis franchir un obstacle donné ; plus l'avion est lourd, plus il lui faut de la vitesse (donc de distance) pour créer assez de portance, et un vent de face raccourcit cette distance car il augmente la vitesse de l'air sur les ailes sans que l'avion doive rouler aussi vite au sol. Sans aucun de ces effets favorables (vent nul) et avec une masse élevée qui pénalise le plus, on cumule les deux facteurs les plus défavorables possibles : c'est donc la condition la plus pénalisante.

La visite prévol est le tour de l'avion que le pilote effectue systématiquement avant de voler, en suivant un ordre précis, pour vérifier l'état de l'appareil (structure, commandes, niveaux de fluides, absence de fuites, etc.). C'est une vérification méthodique, c'est-à-dire organisée selon une check-list et non improvisée, réalisée avant chaque vol pour détecter tout problème avant le décollage.

La vitesse de finesse maximale est la vitesse qui permet de parcourir la plus grande distance horizontale possible pour une perte d'altitude donnée, en air calme et sans vent. Mais avec un vent de face, l'avion avance moins vite par rapport au sol pour une vitesse air donnée que dans le cas sans vent : pour compenser cette perte de distance sol due au vent contraire, il faut voler légèrement plus vite que la vitesse de finesse maximale théorique afin de maximiser la distance réellement parcourue au sol vers le terrain. On adopte donc une vitesse air supérieure à 55 kt.

La rubrique 15 du plan de vol (le document déposé avant un vol pour informer les services de la circulation aérienne de l'itinéraire prévu) indique la vitesse de croisière prévue. Le format demandé est une lettre indiquant l'unité (N pour nœuds, K pour km/h, M pour un nombre de Mach) suivie de 4 chiffres indiquant la valeur. On y inscrit toujours la vitesse propre de l'avion par rapport à l'air (vitesse vraie), pas la vitesse par rapport au sol : le vent de face de 20 kt ne change donc rien à ce qu'on inscrit. Avec un avion volant à 100 kt, on écrit N0100.

La rubrique 9 du plan de vol précise, entre autres, la catégorie de turbulence de sillage de l'avion, c'est-à-dire le tourbillon d'air perturbé qu'il laisse derrière lui et qui peut déstabiliser un avion qui le suit de trop près. Cette catégorie dépend de la masse maximale au décollage de l'appareil : L (Light) pour moins de 7 tonnes, M (Medium) entre 7 et 136 tonnes, H (Heavy) au-delà. Un avion de moins de 7 tonnes est donc classé L.

Pour calculer la masse du carburant à partir du volume embarqué (souvent lu en litres sur les jauges), il faut connaître sa densité, c'est-à-dire la masse d'un litre de ce liquide. L'essence aviation 100LL est plus légère que l'eau (densité 1) : on retient en pratique une valeur arrondie d'environ 0,7 kg par litre pour les calculs de masse et centrage.

La masse à vide équipée (MVE) est le poids réel de l'avion sans occupants, bagages ni carburant utilisable, mais avec tous ses équipements fixes. Cette valeur n'est pas une donnée théorique du constructeur valable pour tous les avions du même type : chaque exemplaire est pesé individuellement (peinture, équipements, modifications font varier légèrement le poids), et le résultat de cette pesée physique est consigné sur la fiche de pesée propre à cet avion.

Le centre de gravité (CG) est le point d'équilibre de l'avion, où l'on peut considérer que toute sa masse est concentrée ; sa position dépend de la répartition des masses le long de l'avion. Ici, le réservoir (1 mètre en arrière de la référence) est situé en avant du CG (2 mètres en arrière de la référence) : au fur et à mesure que le carburant est consommé, de la masse est retirée d'une zone qui est en avant du CG. Retirer du poids à l'avant du CG fait reculer le CG : sa position, exprimée en distance depuis la référence, devient donc supérieure à 2 mètres.

Le moteur d'un avion à pistons produit sa puissance en aspirant de l'air : plus l'air est dense (riche en molécules par unité de volume), plus le moteur peut brûler de carburant et développer de puissance. Or l'air se raréfie avec l'altitude : en montagne, l'aérodrome est plus haut, l'air y est donc moins dense qu'au niveau de la mer. Pour un même réglage moteur, vous disposez donc de moins de puissance moteur qu'au niveau de la mer, ce qui allonge la distance de décollage.

En vol plané, moteur coupé, l'avion descend en permanence tout en avançant : la finesse mesure l'efficacité de cette descente, c'est-à-dire jusqu'où l'avion peut avancer pour une hauteur perdue donnée. Par définition, en air calme sans vent, la finesse est le rapport entre la distance horizontale parcourue et la hauteur perdue pendant cette descente (par exemple, une finesse de 10 signifie que l'on avance de 10 mètres pour chaque mètre d'altitude perdu).

Le centrage définit où se trouve le centre de gravité de l'avion par rapport à une référence, et il doit rester dans une plage précise pour que l'avion reste stable et contrôlable. Cette plage change avec la masse de l'avion : à chaque masse correspond un domaine de centrage acceptable, borné par une limite avant (le CG ne doit pas être trop en avant) et une limite arrière (le CG ne doit pas être trop en arrière). C'est pourquoi, à une masse donnée, on parle toujours d'un centrage avant maximal et d'un centrage arrière maximal, ces limites évoluant d'ailleurs souvent avec la masse.

Sur un avion en vol, les forces aérodynamiques créées par les ailes varient de façon telle qu'elles peuvent être ramenées à un point particulier appelé le foyer, autour duquel le moment de ces forces reste globalement constant. La distance entre ce foyer et le centre de gravité (CG) de l'avion s'appelle la marge statique : plus elle est grande, plus l'avion est stable et a tendance à revenir naturellement vers son assiette d'équilibre après une perturbation. Sur le schéma, on voit bien le CG (en orange) plus en avant que le foyer (en bleu), la marge statique étant la distance qui les sépare, à ne pas confondre avec le bras de levier qui, lui, se mesure depuis le plan de référence de l'avion (la ligne rouge en pointillés à l'avant).

Pour connaître le centrage d'un avion, on utilise un abaque (un graphique de lecture) où l'axe vertical donne la masse totale de l'avion en kg et l'axe horizontal donne le moment total en m/kg (le moment étant le produit de chaque masse par sa distance au plan de référence, additionné pour tous les éléments chargés) ; des lignes obliques tracées dans le graphique indiquent, elles, le pourcentage de centrage. Pour lire le résultat, on part de 1200 kg sur l'axe vertical, on trace une ligne horizontale, on part aussi de 500 m/kg sur l'axe horizontal en traçant une ligne verticale, et on regarde entre quelles lignes obliques ces deux tracés se croisent : ce point d'intersection tombe sur la ligne de centrage à 26 %, comme le montre le tracé rouge sur l'abaque fourni.

Le centrage désigne la position du centre de gravité (CG) de l'avion ; un centrage « avant » signifie que le CG est proche de la limite avant autorisée, donc plus proche du nez de l'avion. Pour faire décoller l'avion, le pilote doit « faire la rotation », c'est-à-dire lever le nez en tirant sur le manche, ce qui demande à la profondeur (la gouverne à l'arrière de l'avion) de créer une force pour faire pivoter l'avion autour de son CG. Plus le CG est avancé, plus le bras de levier entre le CG et le poids augmente le moment à vaincre pour cabrer l'avion, donc plus le pilote doit tirer fort sur le manche : il faut s'attendre à un effort important pour la rotation au décollage.

Pour trouver la position du centre de gravité (CG), on additionne d'abord tous les moments de chaque élément chargé (masse × bras de levier, c'est-à-dire la distance de cet élément à la référence), puis on additionne toutes les masses ; la position du CG s'obtient enfin en divisant le moment total par la masse totale. Ici, le tableau donne, pour chaque poste, un moment égal à sa masse multipliée par son bras : à vide (1000 kg × 0,80 m = 800), pilote + passager avant (150 kg × 1,00 m = 150), passager arrière (50 kg × 2,00 m = 100), carburant (200 kg × 1,00 m = 200) et bagages (100 kg × 2,50 m = 250), soit un moment total de 1500 kg·m pour une masse totale de 1500 kg. Le centrage est donc 1500 ÷ 1500 = 1,00 m, soit 100 cm.

La distance de décollage augmente avec la masse (il faut plus de vitesse, donc plus de piste, pour décoller un avion plus lourd) et diminue avec un vent de face (qui augmente la vitesse de l'air relative sur les ailes sans que l'avion ait besoin de rouler aussi vite au sol). Les conditions les plus favorables à une distance de décollage réduite combinent donc ces deux effets positifs : une masse réduite et un vent de face.

La montée à pente maximale est utilisée pour gagner le plus d'altitude possible sur une distance horizontale donnée, par exemple pour franchir un obstacle proche après le décollage ; elle s'obtient en volant relativement lentement, à une assiette (l'inclinaison du nez de l'avion par rapport à l'horizon) très cabrée, c'est-à-dire nez très haut. Cette assiette très cabrée fait que le nez de l'avion masque une grande partie de ce qu'il y a devant, ce qui réduit la visibilité vers l'avant : c'est le principal inconvénient de ce type de montée.

Le centre de gravité (CG) est le point où l'on peut considérer que tout le poids de l'avion est concentré ; sa distance à la référence (un point fixe défini par le constructeur, souvent à l'avant de l'avion) est ce qu'on appelle le bras de levier ou le centrage. Cette distance s'obtient en calculant le moment de chaque élément chargé (masse × distance de cet élément à la référence), en additionnant tous ces moments, puis en divisant cette somme par la masse totale de l'avion : c'est le principe même du calcul de centre de gravité, une sorte de moyenne pondérée par les masses.

Sur l'abaque du Wassmer CE43, on procède comme pour tout devis de masse et centrage : on lit sur l'axe vertical la masse totale (1250 kg d'après le tableau : 900 + 140 + 140 + 70) et sur l'axe horizontal le moment total (572,7 m.kg, somme des moments de chaque poste). On trace une ligne horizontale depuis 1250 kg et une ligne verticale depuis 572,7 m.kg ; leur point de rencontre tombe entre les lignes obliques de centrage à 25 % et 30 %, plus précisément sur la valeur 28,5 %, qui est le pourcentage de la corde aérodynamique moyenne (une distance de référence sur l'aile, utilisée comme unité pour exprimer le centrage indépendamment de la taille de l'avion).

En montée, la pente « air » (l'angle de montée par rapport à la masse d'air dans laquelle vole l'avion) ne dépend que des performances de l'avion (vitesse air, puissance) et n'est pas modifiée par le vent. En revanche, la pente « sol » (l'angle de montée tel qu'on le voit depuis le sol, par rapport à un point fixe) dépend aussi de la vitesse par rapport au sol. Avec un vent arrière, la vitesse sol augmente par rapport à une situation sans vent, donc pour le même gain d'altitude, l'avion parcourt une plus grande distance horizontale au sol : la pente sol, qui est le rapport entre la montée verticale et la distance horizontale, diminue donc.

L'incidence de finesse maximale (l'angle entre l'aile et le vent relatif qui donne le meilleur rapport portance/traînée) permet à l'avion d'avancer le plus loin possible pour une quantité d'énergie ou de carburant donnée, car c'est la configuration où l'avion « gaspille » le moins d'énergie pour se déplacer horizontalement. C'est pourquoi voler à cette incidence donne le rayon d'action maximal, c'est-à-dire la plus grande distance que l'on peut parcourir avec une quantité de carburant donnée tout en pouvant revenir au point de départ.

Pour préparer une navigation, il faut d'abord savoir combien de temps le vol va durer, ce qui dépend de la distance à parcourir et de la vitesse à laquelle on progresse réellement par rapport au sol (la vitesse sol, qui tient compte de l'effet du vent, contrairement à la vitesse air). Le carburant nécessaire se calcule donc à partir du temps de vol estimé (distance divisée par la vitesse sol prévue) multiplié par la consommation horaire, auquel on ajoute une réserve réglementaire obligatoire, une quantité de carburant supplémentaire imposée par la réglementation pour faire face aux imprévus (météo, attente, déroutement).

La réglementation impose d'emporter, en plus du carburant nécessaire pour rejoindre la destination prévue, une réserve de sécurité afin de pouvoir continuer à voler en cas d'imprévu (par exemple si le terrain de destination n'est pas immédiatement disponible à l'arrivée). Pour un vol VFR (à vue) de jour, cette réserve réglementaire correspond à une autonomie de 30 minutes de vol, à un régime de croisière économique, c'est-à-dire un réglage moteur qui consomme peu de carburant plutôt qu'un réglage de puissance maximale.

Le centre de gravité (CG) est le point d'équilibre de l'avion ; sa position influence directement la stabilité et la maniabilité de l'appareil (un CG trop avant ou trop arrière peut rendre l'avion instable ou incontrôlable, ou l'empêcher de décoller ou d'atterrir correctement). Le constructeur définit donc, pour chaque type d'avion, des limites avant et arrière que le CG ne doit jamais dépasser : c'est pourquoi le centre de gravité doit toujours être positionné à l'intérieur de ces limites définies par le constructeur, quelle que soit la charge emportée.

La distance de décollage est réduite lorsque l'avion accélère plus facilement et plus vite. Une piste descendante aide l'avion à accélérer grâce à la gravité (comme descendre une pente en vélo est plus facile que la monter), et une piste en dur (bitume ou béton) offre moins de résistance au roulement des roues qu'une piste en herbe ou en terre, qui freine davantage l'avion pendant l'accélération. La combinaison de ces deux facteurs, piste descendante et en dur, est donc la plus favorable à une distance de décollage réduite.

Il existe deux façons différentes de monter après le décollage : monter le plus vite possible en temps (taux de montée maximal) ou monter le plus possible en altitude pour une distance horizontale parcourue donnée (pente de montée maximale), utile par exemple pour franchir un obstacle proche comme des arbres en bout de piste. Lors d'une montée à pente maximale, on privilégie donc le gain d'altitude par rapport à la distance parcourue au sol : c'est exactement la définition de gagner le maximum d'altitude sur une distance donnée.

Certaines missions imposent de pouvoir revenir au point de départ sans avoir à se ravitailler en carburant en cours de route, par exemple pour une reconnaissance ou un vol nécessitant de rentrer sur son terrain de départ. La distance que l'on peut ainsi parcourir, tout en gardant assez de carburant pour faire l'aller-retour, s'appelle le rayon d'action ; elle se distingue de la distance franchissable, qui correspond elle à un vol simple aller jusqu'à épuisement quasi complet du carburant.

La finesse d'un avion en vol plané est le rapport entre la distance horizontale parcourue et la hauteur perdue : plus la finesse est grande, moins l'avion perd d'altitude pour avancer une distance donnée. Sur le schéma, on voit deux trajectoires possibles depuis le même point de départ : celle en vert correspond à la vitesse de finesse maximale, qui donne la pente la plus faible possible (la plus « plate ») et donc la plus grande distance horizontale parcourue pour une hauteur perdue donnée — c'est ce qu'on appelle le meilleur angle de plané. L'autre trajectoire (Vz mini, taux de chute minimal) permet de rester en l'air plus longtemps mais pas d'aller aussi loin : ce n'est pas la même optimisation.

L'air froid est plus dense que l'air chaud (les molécules y sont plus rapprochées), ce qui a deux effets favorables au décollage : les ailes produisent plus de portance pour une même vitesse, et le moteur, qui aspire de l'air pour brûler le carburant, développe davantage de puissance. Plus la température est basse, plus l'avion accélère vite et atteint sa vitesse de décollage plus tôt, donc plus la distance de décollage est courte.

Un avion « centré arrière » a son centre de gravité (CG) proche de la limite arrière autorisée : il est alors naturellement moins stable en tangage (mouvement de piqué/cabré) et a tendance à cabrer (lever le nez) de lui-même, car le bras de levier entre le CG et la queue de l'avion est réduit. Pour maintenir l'avion en équilibre sans avoir à pousser en permanence sur le manche, le pilote doit compenser, c'est-à-dire régler le trim (un petit volet ajustable qui allège l'effort sur les commandes), dans le sens du piqué : c'est-à-dire pour tendre à abaisser le nez.

Pour vérifier qu'un vol est réalisable, on calcule d'abord la masse totale de l'avion chargé (aéronef vide + équipage + bagages + essence) et on la compare à la masse maximale autorisée, puis on calcule le centrage exprimé en pourcentage de la corde aérodynamique moyenne (CMA, une distance de référence sur l'aile) et on vérifie qu'il tombe dans le domaine de centrage autorisé pour cette masse. Ici, le tableau donne une masse totale de 655,10 kg (bien en dessous de la masse maximale de 758 kg) et un moment total de 536,81 m/kg ; en reportant ces valeurs sur l'abaque fourni, on obtient un centrage de 0,82 en % CMA, qui se situe bien à l'intérieur du domaine de centrage autorisé à cette masse, représenté par la zone entre les deux droites obliques du graphique. La masse et le centrage sont donc corrects et le vol peut avoir lieu.

Les cartes d'aérodrome (dites VAC) indiquent, pour chaque sens d'utilisation de piste (appelé QFU, désigné par un numéro correspondant à peu près à l'orientation magnétique de la piste divisée par 10), un tableau de distances déclarées : la distance de roulement utilisable au décollage (TORA), la distance de décollage disponible (TODA, qui inclut en plus un éventuel prolongement dégagé au-delà de la piste), la distance utilisable pour interrompre le décollage (ASDA) et la distance utilisable à l'atterrissage (LDA). Ces distances peuvent différer d'un sens de piste à l'autre selon la présence de seuils décalés ou de dégagements en bout de piste. Pour connaître la distance de décollage disponible sur la piste 30, il suffit de lire la valeur correspondante dans la ligne « piste 30 » du tableau des distances déclarées figurant sur la carte, ce qui donne ici 2750 m.

La visite prévol est le contrôle méthodique de l'état de l'avion (structure, commandes, niveaux, absence de fuites ou de dommages) réalisé par le pilote avant de voler. Comme l'état de l'avion peut changer entre deux vols (une fuite peut apparaître, un objet peut avoir heurté l'appareil, etc.), cette vérification doit être refaite systématiquement avant chaque vol, et non pas seulement de temps en temps.

Le plan de référence est un point ou une ligne fixe, choisi arbitrairement, à partir duquel on mesure toutes les distances (les bras de levier) utilisées dans les calculs de masse et centrage. Comme chaque type d'avion a une forme et une répartition de masse différentes, c'est le constructeur qui définit ce plan de référence dans le manuel de vol de son appareil (souvent proche du nez de l'avion), et cette référence reste toujours la même pour un type d'avion donné, quel que soit le pilote ou l'exploitant.

Comme pour le vol plané, la finesse représente le rapport entre la distance horizontale parcourue et la hauteur perdue pendant une descente moteur coupé. Sans vent, la trajectoire par rapport au sol est identique à la trajectoire par rapport à l'air : la vitesse qui donne la plus grande distance horizontale possible pour une hauteur perdue donnée est donc la vitesse de finesse maximale, celle qui minimise l'angle de descente.

Lors d'un calcul de masse et centrage, chaque élément chargé dans l'avion (passager, bagage, carburant...) est repéré par sa distance au plan de référence, un point fixe défini par le constructeur à partir duquel toutes les mesures sont prises. Cette distance entre le plan de référence et le centre de gravité (ou plus généralement entre le plan de référence et un élément donné) s'appelle le bras de levier, et c'est cette valeur qui, multipliée par la masse, donne le moment utilisé dans les calculs de centrage.

En montée, il faut distinguer la vitesse qui donne la meilleure pente (l'angle le plus raide entre la trajectoire et le sol, utile pour passer au-dessus d'un obstacle proche) et la vitesse qui donne le meilleur taux (le plus de mètres gagnés en altitude par minute, comme un ascenseur qui monte le plus vite possible). La vitesse de pente maximale (souvent notée Vx) sert à grimper le plus "raide" possible, alors que Vz max (notée Vy) sert à grimper le plus "vite" possible dans le temps. Sur la courbe des performances de l'avion, le point de pente maximale se situe toujours à une vitesse plus faible que le point de taux de montée maximal : c'est pourquoi la vitesse de pente maximale est inférieure à la vitesse de montée Vz max.

Sur une carte VAC (carte d'aérodrome), chaque terrain est représenté par un symbole qui indique son statut d'utilisation : civil, militaire, mixte, ou privé. La légende (annexe fournie) montre qu'un cercle bleu avec la lettre "P" en son centre signifie "AD privé", c'est-à-dire un aérodrome à usage privé où l'atterrissage n'est autorisé qu'avec l'accord préalable du propriétaire. Sur l'extrait de carte, le terrain de Berdoues est bien représenté par ce symbole "P" bleu, ce qui permet de conclure qu'il s'agit d'un aérodrome à usage privé.

Chaque avion a des limites de performance et de résistance structurelle définies par le constructeur lors de sa certification, et notamment une masse maximale à ne pas dépasser au décollage (comme le poids maximal autorisé indiqué sur un ascenseur). Toutes ces limitations officielles, ainsi que les performances associées (distances de décollage, vitesses, etc.), sont rassemblées dans un document officiel remis avec l'avion : le manuel de vol. C'est donc dans ce document, et non dans un autre, que le pilote doit vérifier la masse maximale autorisée au décollage avant chaque vol.

Avant de voler, il faut vérifier que la masse totale de l'avion chargé (masse à vide + occupants + carburant + bagages) ne dépasse pas la masse maximale autorisée au décollage, un peu comme on ne peut pas mettre plus de bagages que la limite de poids d'une valise en soute. Ici, la masse totale prévue est de 1000 kg (à vide) + 320 kg (pilote + 3 passagers) + 105 kg de carburant (150 l x 0,7 kg/l) = 1425 kg, alors que la masse maximale autorisée est de 1338 kg : il y a donc un excédent de 1425 - 1338 = 87 kg à retirer. En retirant 1 passager (80 kg) il reste 7 kg à enlever, ce qui correspond à 10 litres de carburant (10 l x 0,7 kg/l = 7 kg) : la solution minimale est donc bien de retirer 10 litres de carburant et 1 passager, ce qui fait exactement 87 kg de moins.

Le centrage d'un avion correspond à la position de son centre de gravité, c'est-à-dire le point d'équilibre autour duquel se répartit tout le poids de l'appareil (un peu comme le point d'équilibre d'une balançoire à bascule). Pour le calculer, on établit un tableau où chaque élément (avion à vide, occupants, carburant, bagages) a une masse et un "bras" (sa distance par rapport à un point de référence) ; en multipliant chaque masse par son bras on obtient un "moment", et la somme de tous les moments divisée par la somme de toutes les masses donne le bras du centre de gravité de l'ensemble. Sur l'annexe, le total des masses est de 2000 kg et le total des moments est de 1200 (en unité correspondante) : le centrage est donc 1200 / 2000 = 0,60 m, soit 60 cm par rapport au point de référence.

Un avion n'est pas un simple objet rigide : la position de son centre de gravité (le point d'équilibre du poids total) influence directement sa stabilité (sa capacité à revenir toute seule à une trajectoire stable après une perturbation) et sa maniabilité (la facilité à le faire tourner ou changer d'assiette). Le constructeur détermine, lors des essais de certification, une plage de centrage (limite avant et limite arrière) à l'intérieur de laquelle l'avion garde un comportement sûr et prévisible. Calculer le centrage avant chaque vol permet donc de vérifier que l'avion, une fois chargé, reste bien dans ces limites de stabilité et de maniabilité fixées lors de la certification.

Le variomètre est l'instrument qui indique la vitesse verticale de l'avion, c'est-à-dire s'il monte ou descend et à quelle vitesse, exprimée en pieds par minute (ft/min) : c'est un peu comme le compteur de vitesse d'un ascenseur qui indiquerait "vous montez" ou "vous descendez" et à quel rythme. Sur l'image de l'annexe, une fois l'aiguille stabilisée (elle ne bouge plus après quelques secondes, ce qui élimine les à-coups passagers), elle pointe vers le repère "5" en dessous du zéro, ce qui se lit comme -500 ft/min. Comme la trajectoire est rectiligne (pas de virage) et que l'aiguille indique une valeur négative stabilisée, on en déduit que l'aéronef est en descente avec un taux de chute de 500 ft/min.

Il existe deux façons de caractériser une montée : par sa pente (l'inclinaison de la trajectoire par rapport au sol, comme la raideur d'une route de montagne) et par son taux (la vitesse à laquelle on gagne de l'altitude dans le temps). La vitesse de pente maximale est la vitesse à laquelle piloter l'avion pour obtenir la trajectoire la plus "raide" possible, c'est-à-dire gagner le plus d'altitude possible pour une distance horizontale parcourue donnée. C'est donc la vitesse choisie pour obtenir le meilleur angle de montée, utile par exemple pour franchir un obstacle proche après le décollage.

L'altitude pression n'est pas l'altitude "réelle" au-dessus du sol, mais l'altitude mesurée par rapport à une pression de référence standard (1013,25 hPa) : elle reflète en fait la densité de l'air (plus l'altitude pression est basse, plus l'air est dense, comme l'air plus "épais" et plus riche en oxygène qu'on respire en bord de mer par rapport à la montagne). Sur le schéma de l'annexe, on voit que pour une même altitude réelle, une pression au sol plus élevée (1013 hPa) donne une altitude pression (Zp2) plus faible qu'avec une pression plus basse (993 hPa donnant Zp1). Or un air plus dense permet au moteur de développer plus de puissance et à l'aile de produire plus de portance à une vitesse donnée : donc si l'altitude pression diminue (air plus dense), la distance de décollage diminue.

Un plan de descente exprimé en pourcentage indique combien de mètres on perd en altitude pour 100 mètres parcourus horizontalement (par exemple 5 % signifie 5 m de perte d'altitude pour 100 m parcourus, comme la pente d'une route de montagne). Pour convertir cela en indication de variomètre (en pieds par minute), il faut calculer la distance parcourue par minute : à 60 kt, l'avion avance d'environ 60 x 1,852 km/h ≈ 111 km/h, ou plus directement en unités aéronautiques, 60 kt correspond à environ 6076 pieds par minute de déplacement horizontal (car 1 nautique = 6076 pieds parcouru en une heure, donc en une minute on parcourt 6076/60 ≈ 101 pieds par kt). En appliquant les 5 % de pente à cette distance parcourue par minute (101 x 60 x 0,05 ≈ 300), on trouve un taux de descente affiché au variomètre d'environ 300 ft/min.

En approche finale, l'assiette (l'inclinaison du nez de l'avion par rapport à l'horizon) contrôle avant tout la trajectoire à court terme, tandis que la puissance moteur permet ensuite de retrouver et de tenir la bonne vitesse sans perdre trop d'énergie. Si vous passez sous le plan de descente (vous êtes trop bas), il faut d'abord relever le nez (augmenter l'assiette) pour arrêter l'enfoncement et remonter vers le plan, puis ajouter de la puissance (augmenter la puissance) pour compenser la perte de vitesse provoquée par ce cabré et rester en sécurité au-dessus de la vitesse de décrochage. L'ordre correct est donc bien : 1 (augmenter l'assiette) puis 3 (augmenter la puissance).

La distance de décollage dépend de plusieurs facteurs qui peuvent chacun l'allonger : une piste en montée oblige l'avion à "grimper" en accélérant, ce qui réduit l'accélération par rapport à une piste plate (comme démarrer une course de vélo en côte plutôt que sur du plat) ; une piste en herbe crée davantage de frottement au roulement qu'une piste en dur, ce qui freine l'accélération au sol. Ces deux effets se cumulent lorsqu'ils sont combinés sur la même piste. C'est pourquoi la condition la plus pénalisante pour la distance de décollage est une piste à la fois montante et en herbe.

Le carburant n'est pas qu'un poids : selon l'endroit où se trouve le réservoir par rapport au centre de gravité de l'avion, le consommer fait varier à la fois la masse totale et la position du centrage, un peu comme vider progressivement un bidon d'eau placé à l'avant d'un chariot déplace son point d'équilibre. Sur la figure 6.3 (annexe), on calcule d'abord le point de masse et centrage au décollage à partir du chargement de l'avion ; après 3 heures de vol à 25 l/h, l'avion a consommé 75 litres de carburant, ce qui réduit sa masse et déplace mécaniquement le point représentatif sur le graphique de la figure 6.5. En reportant cette nouvelle masse et ce nouveau moment sur le diagramme masse/moment de la figure 6.5, le nouveau point tombe exactement sur le point repéré T, qui reste bien à l'intérieur de l'enveloppe autorisée.

Un avion peut voler à différents régimes moteur (plus ou moins de puissance), chacun donnant un compromis différent entre vitesse et consommation de carburant, un peu comme conduire une voiture plus ou moins vite change sa consommation aux 100 km. Le rayon d'action correspond à la distance maximale que l'on peut parcourir aller-retour (ou pour atteindre un point donné avec une réserve pour revenir) avec une quantité de carburant donnée. Le régime qui permet d'aller le plus loin possible avec le carburant disponible est appelé le régime de croisière économique, car il privilégie la distance parcourue par litre consommé plutôt que la vitesse pure.

Le centrage correspond à la position du centre de gravité de l'avion (le point d'équilibre de son poids) ; plus ce point est reculé vers l'arrière, plus le bras de levier entre ce point et l'empennage horizontal (la petite aile à l'arrière qui stabilise et permet de piloter en tangage) est court. Sur le schéma de l'annexe, on voit les forces qui s'exercent sur l'avion : un centrage reculé signifie que l'empennage a besoin de moins de force pour faire pivoter l'avion autour de son centre de gravité, ce qui rend l'appareil plus facile à manœuvrer (maniabilité augmentée) mais aussi moins capable de revenir tout seul à sa position d'équilibre après une perturbation (stabilité diminuée). Comme l'empennage doit alors produire moins de portance négative (moins de "poussée vers le bas" à contrer par les ailes), la traînée globale de l'avion diminue légèrement, ce qui réduit aussi sa consommation : les bonnes réponses sont donc 2 (maniabilité augmentée), 3 (stabilité diminuée) et 5 (consommation diminuée).

La masse maximale autorisée est une limite fixée par le constructeur lors de la certification de l'avion, en fonction de la résistance de sa structure (train d'atterrissage, ailes, fuselage) et de ses performances garanties (décollage, montée, atterrissage). Voler au-delà de cette limite, c'est comme surcharger un pont au-delà de ce qu'il peut supporter : les marges de sécurité structurelles et de performance ne sont plus garanties, avec un risque de rupture ou de performances insuffisantes. C'est pourquoi la masse maximale autorisée ne doit jamais être dépassée, quelle que soit la situation.

Le centrage correspond à la position du centre de gravité de l'avion ; plus il est situé vers l'avant, plus le bras de levier entre ce point et l'empennage horizontal (la surface arrière qui contrôle le tangage, c'est-à-dire le mouvement du nez qui monte ou descend) est long. Un grand bras de levier rend l'avion plus stable (il revient plus facilement tout seul à sa trajectoire après une perturbation, comme un pendule avec un long bras qui se stabilise plus franchement), mais il demande aussi davantage de force et d'amplitude sur la commande pour faire varier l'assiette, donc moins de maniabilité. Un aéronef avec un centrage trop avant sera donc en vol stable, mais peu maniable.

Les distances de décollage annoncées dans le manuel de vol sont données sous forme de tableaux (abaques) où l'on croise plusieurs paramètres : la masse de l'avion, le vent de face, l'altitude et la température, pour lire directement une distance de décollage correspondante. Sur l'annexe fournie, il faut repérer la ligne "masse maximale 1300 kg" puis, dans cette ligne, la sous-ligne correspondant à un vent de face de 10 kt, et enfin lire dans la colonne "niveau de la mer, +15°C" (condition standard) la valeur de la colonne "Passage 15 m" (distance nécessaire pour décoller et franchir un obstacle fictif de 15 m de haut). En suivant ce croisement de ligne et de colonne, on lit directement une distance au décollage de 425 m.

L'essence aviation a une masse volumique (un poids par litre) d'environ 0,7 à 0,75 kg par litre, un peu comme l'eau pèse environ 1 kg par litre mais l'essence est plus légère. Consommer du carburant en vol allège donc mécaniquement l'avion au fur et à mesure : en multipliant les 40 litres consommés par cette densité approximative (40 l x 0,72 à 0,75 kg/l), on obtient une perte de masse d'environ 30 kg. C'est cette variation de masse qu'il faut garder à l'esprit pour recalculer le centrage en fin de vol si nécessaire.

Certaines parties mobiles de l'avion, comme le train d'atterrissage rétractable, ne doivent être actionnées qu'en dessous d'une certaine vitesse, sous peine d'endommager les mécanismes ou les trappes sous l'effet de la pression de l'air (un peu comme on n'ouvre pas une fenêtre de voiture à trop grande vitesse sans forcer sur le mécanisme). Cette vitesse limite, au-delà de laquelle il ne faut pas manœuvrer (sortir ou rentrer) le train d'atterrissage, est appelée VLO (Velocity Landing gear Operating). C'est donc bien la VLO qui définit la vitesse maximale à respecter pour manœuvrer le train d'atterrissage.

La finesse d'un avion représente le rapport entre la distance qu'il peut parcourir horizontalement et l'altitude qu'il perd en même temps, moteur coupé (par exemple une finesse de 10 signifie que pour chaque unité d'altitude perdue, l'avion avance de 10 unités horizontalement, comme un vélo qui roule très loin en descendant une pente douce sans pédaler). Sans gilet de sauvetage, la réglementation impose de pouvoir rejoindre la côte en cas de panne moteur en planant, donc la distance maximale que l'on peut s'éloigner correspond à la distance de plané disponible depuis l'altitude de vol. À 6000 pieds avec une finesse de 10, la distance de plané est de 6000 x 10 = 60 000 pieds, ce qui, converti en milles nautiques (1 NM ≈ 6076 pieds), donne environ 10 NM : c'est donc la distance maximale à laquelle on peut s'éloigner de la côte.

Les volets sont des surfaces mobiles situées sur le bord de fuite des ailes qui, lorsqu'on les braque (les sort davantage), augmentent la portance de l'aile à basse vitesse, un peu comme ouvrir davantage une main pour "attraper" plus d'air en la sortant par la fenêtre d'une voiture. Cette portance supplémentaire permet de voler et de se poser à une vitesse plus faible pour une même masse. Comme la distance d'atterrissage dépend directement du carré de la vitesse d'approche (plus on va vite, plus il faut de distance pour s'arrêter), un braquage de volets plus important, en réduisant la vitesse d'approche, diminue la distance d'atterrissage.

La vitesse au meilleur taux de montée (souvent notée Vy) est la vitesse qui permet de gagner le plus de mètres d'altitude par minute, c'est-à-dire de grimper le plus rapidement possible dans le temps (contrairement à la vitesse de meilleure pente qui privilégie l'altitude gagnée par distance horizontale parcourue). Comme elle maximise l'altitude gagnée par unité de temps, c'est la vitesse la plus adaptée pour rejoindre au plus vite l'altitude désirée, par exemple pour atteindre rapidement son niveau de croisière après le décollage.

Un avion transporte une quantité limitée de carburant, et cette quantité détermine combien de temps il peut rester en vol, un peu comme la charge d'une batterie détermine combien de temps un appareil électronique peut fonctionner avant de devoir être rechargé. L'autonomie d'un aéronef est précisément cette durée : la durée de vol maximale possible avec une quantité de carburant donnée, généralement calculée en divisant la quantité de carburant utilisable par la consommation horaire du moteur.

Le Cx représente la résistance de l'air que subit l'avion en avançant (la traînée, comme le frottement de l'air sur une main sortie par la fenêtre d'une voiture), et le Cz représente la capacité de l'aile à générer de la portance (la force qui soulève l'avion). Ces deux coefficients dépendent de la façon dont l'air s'écoule autour de l'aile et du fuselage : un écoulement propre et régulier optimise la portance et minimise la traînée, alors qu'un écoulement perturbé fait l'inverse. La pluie perturbe cet écoulement en créant un film d'eau et des impacts de gouttes sur les surfaces (comme des petites bosses sur une piste qui font ralentir un vélo), ce qui a tendance à augmenter le Cx (plus de résistance) et à diminuer le Cz (moins de portance).

Les cartes VAC (cartes d'approche à vue) utilisent un code couleur pour représenter visuellement l'état des pistes, un peu comme une carte routière utilise des couleurs différentes pour distinguer autoroutes et petites routes. Le revêtement de la piste (asphalte, béton) et l'absence de revêtement (herbe, terre) sont ainsi différenciés directement sur le plan de la piste. Sur ces cartes en couleur, les pistes non revêtues (en herbe ou en terre) sont représentées par une bande verte, alors que les pistes en dur apparaissent généralement en une autre couleur (souvent noir ou gris).

Trois notions différentes permettent de décrire jusqu'où un avion peut voler avec son carburant : l'autonomie (la durée maximale de vol), le rayon d'action (la distance à laquelle on peut aller tout en gardant assez de carburant pour revenir, comme faire une boucle en vélo en gardant assez d'énergie pour le retour), et la distance franchissable (la distance maximale parcourue en un seul sens, sans réserve de retour). Ici, l'autonomie se calcule en divisant le carburant utilisable par la consommation horaire : 200 l / 50 l/h = 4 h. La distance franchissable maximale, en air calme, est simplement la vitesse propre multipliée par l'autonomie totale : 200 kt x 4 h = 800 NM. Le rayon d'action correspond à ce qu'on peut parcourir aller-retour, donc à la moitié de ce temps total (pour garder assez de carburant pour rentrer) : 200 kt x 2 h = 400 NM. Les résultats sont donc bien 4 h d'autonomie, 400 NM de rayon d'action et 800 NM de distance franchissable maximale.

Voler en montée demande déjà une partie de la puissance du moteur pour gagner de l'altitude, en plus de celle nécessaire pour avancer ; ajouter un virage demande encore plus d'énergie, car incliner les ailes augmente la traînée induite (une résistance supplémentaire liée à la portance, un peu comme pédaler plus fort en vélo dans un virage en montée demande plus d'effort que rouler tout droit sur du plat). Si la puissance du moteur reste constante alors que la demande en énergie augmente (montée + virage), c'est la vitesse qui doit "payer la différence" et donc diminuer. C'est pourquoi, en virage en montée à puissance constante, le paramètre qui diminue par rapport au vol en palier rectiligne est la vitesse indiquée (Vi).

Pour préparer un vol, il faut estimer le temps de trajet réel (en tenant compte du vent) puis en déduire la quantité de carburant nécessaire, un peu comme on calcule le temps et le budget essence d'un trajet en voiture en tenant compte d'un vent contraire qui ralentit la voiture. D'abord, comme le vent est de face à 15 kt, la vitesse réellement parcourue au sol (vitesse sol) est inférieure à la vitesse propre : 140 kt - 15 kt = 125 kt. Ensuite, le temps de vol pour parcourir 435 NM à cette vitesse sol est de 435 / 125 = 3,48 heures. Enfin, en multipliant ce temps par la consommation horaire de 54 l/h, on obtient 3,48 x 54 ≈ 188 litres de carburant à prévoir pour cette étape.

L'essence n'a pas la même masse par litre que l'eau : elle est plus légère, avec une densité d'environ 0,7 kg par litre (contre 1 kg pour un litre d'eau). Pour connaître la masse d'un volume de carburant donné, il suffit donc de multiplier ce volume par cette densité. Ici, 20 litres d'essence x 0,7 kg/l = 14 kg, ce qui correspond bien à la masse indiquée dans la réponse.

Le centrage avant signifie que le centre de gravité de l'avion est situé vers l'avant, ce qui allonge le bras de levier entre ce point et l'empennage horizontal (la surface arrière qui commande le tangage, c'est-à-dire le mouvement du nez qui monte ou descend). Un grand bras de levier rend l'avion plus stable, mais demande davantage de force sur les commandes pour obtenir le même effet, un peu comme il faut plus de force pour soulever un objet lourd placé loin du point d'appui d'un levier. Au décollage, cela se traduit concrètement par un effort plus important à exercer sur le manche pour effectuer la rotation (faire lever le nez de l'avion), même si l'avion reste dans les limites réglementaires de centrage.

La vitesse de rotation est la vitesse indiquée (celle lue sur l'anémomètre, qui dépend de la pression de l'air rencontré par l'avion) à laquelle le pilote fait pivoter l'avion pour décoller, et elle est calculée pour donner une portance suffisante par rapport à la masse de l'avion, quelle que soit l'altitude du terrain. Sur un terrain en altitude, l'air est certes moins dense (ce qui allonge la distance de décollage nécessaire pour atteindre cette vitesse), mais la vitesse indiquée à laquelle il faut faire cabrer l'avion pour qu'il ait assez de portance reste la même, car l'anémomètre mesure justement une pression liée à cette densité de l'air. C'est pourquoi la vitesse de rotation reste inchangée, même sur un aérodrome situé à une altitude élevée.

Lorsque le moteur est coupé, l'avion perd de l'altitude en avançant, comme un vélo qui roule en descendant une pente sans pédaler ; le rapport entre la distance parcourue horizontalement et l'altitude perdue s'appelle la finesse. Il existe une vitesse précise, appelée vitesse de finesse maximale, pour laquelle ce rapport (et donc la distance parcourue pour une perte d'altitude donnée) est le plus grand possible. C'est pourquoi, en vol plané sans vent, la distance maximale parcourue est obtenue en affichant cette vitesse de finesse maximale.

L'altitude-densité représente la densité réelle de l'air, en tenant compte à la fois de l'altitude, de la pression et de la température (un air chaud ou en altitude est moins dense, un peu comme l'air est plus "léger" et moins riche en oxygène en montagne ou par forte chaleur). Or un air moins dense fournit moins de portance à l'aile et moins de puissance au moteur pour une même vitesse, ce qui oblige l'avion à accélérer davantage avant de pouvoir décoller. C'est pourquoi, toutes choses égales par ailleurs, une augmentation de l'altitude-densité augmente la distance de décollage.

Les volets modifient à la fois la portance et la traînée de l'aile : un braquage plus important que celui recommandé pour le décollage donne plus de portance à basse vitesse (l'avion décolle donc plus tôt, sur une distance de roulement plus courte), mais crée aussi davantage de traînée (résistance de l'air), ce qui limite la capacité de l'avion à monter ensuite. C'est un compromis, comme utiliser un grand parachute qui aide à décoller vite au sol mais freine ensuite la progression en l'air. Ainsi, un braquage de volets excessif au décollage fait diminuer la distance de roulement (1) mais diminue aussi la pente de montée (4).

La vitesse d'approche finale est une vitesse indiquée (mesurée par rapport à la pression de l'air rencontré), calculée pour garantir une marge de sécurité par rapport au décrochage quelle que soit l'altitude du terrain : elle reste donc la même, qu'on atterrisse au niveau de la mer ou en altitude. En revanche, sur un terrain en altitude, l'air est moins dense, ce qui signifie que pour cette même vitesse indiquée, l'avion se déplace en réalité plus vite par rapport au sol (vitesse sol plus élevée), un peu comme rouler à la même vitesse ressentie mais parcourir plus de distance par seconde. Cette vitesse sol plus élevée allonge mécaniquement la distance nécessaire pour s'arrêter après le toucher des roues : on prévoit donc une vitesse d'approche finale inchangée, mais une distance d'atterrissage plus longue.

Avant de prendre l'air, il est indispensable de vérifier que l'avion est en état de voler en toute sécurité, un peu comme on vérifie les pneus, les niveaux et les lumières d'une voiture avant un long trajet. Cette vérification n'est pas laissée au hasard : elle suit une liste précise et dans un ordre déterminé (une checklist), afin de ne rien oublier. La visite prévol est donc une procédure de vérification méthodique et obligatoire de l'appareil avant chaque vol, sans exception.

La plage de centrage est l'intervalle de positions du centre de gravité (le point d'équilibre du poids de l'avion) dans lequel l'avion reste pilotable en toute sécurité. La limite avant existe parce que si le centre de gravité est trop en avant, le bras de levier de la gouverne de profondeur (la surface mobile à l'arrière qui contrôle le tangage, c'est-à-dire le fait de cabrer ou piquer le nez) devient insuffisant pour compenser le poids concentré à l'avant, un peu comme il devient impossible de soulever un objet trop lourd placé trop loin du point d'appui d'un levier, même en poussant de toutes ses forces. Au-delà de cette limite avant, même avec un braquage maximal de la gouverne de profondeur, l'aéronef n'est donc plus contrôlable en tangage, ce qui justifie l'existence de cette limite.

Le centrage correspond à la position du centre de gravité de l'avion, et plus il est reculé vers l'arrière, plus le bras de levier entre ce point et l'empennage horizontal (la surface arrière qui contrôle le tangage) devient court. Comme le montre le schéma de forces de l'annexe, un bras de levier plus court signifie que l'empennage doit exercer moins d'effort pour faire pivoter l'avion, ce qui rend l'appareil plus facile à manœuvrer (maniabilité augmentée), mais aussi moins capable de revenir tout seul à sa trajectoire d'origine après une perturbation (stabilité diminuée). Un centrage arrière est donc caractérisé par une augmentation de la maniabilité (2) et une diminution de la stabilité (3).

Comme pour le décollage, les distances d'atterrissage sont données dans le manuel de vol sous forme de tableaux qui croisent la masse de l'avion, la température et l'altitude du terrain pour donner une distance correspondante, un peu comme un tableau de correspondance qu'on consulte selon plusieurs critères à la fois. Sur l'annexe fournie pour le TB 10 Tampico, il faut repérer la ligne correspondant à une masse de 930 kg, puis la colonne correspondant à un terrain de destination au niveau de la mer avec une température extérieure de 0°C. En lisant la valeur à l'intersection de cette ligne et de cette colonne, on obtient une distance d'atterrissage nécessaire d'au moins 345 m.

En montée à assiette et puissance données, l'avion se stabilise à une certaine vitesse ; pour changer cette vitesse sans toucher aux gaz, il faut changer l'assiette (l'angle du nez par rapport à l'horizon), un peu comme on redresse le buste sur un vélo en montée pour freiner son élan. Si la vitesse est trop élevée par rapport à la vitesse de montée visée, cabrer (lever le nez) augmente l'incidence des ailes, ce qui freine l'avion et le ramène vers la vitesse recherchée. C'est pourquoi il faut effectuer une variation d'assiette à cabrer.

Un devis de masse et centrage consiste à additionner toutes les masses embarquées (avion à vide, pilote, passagers, bagages, carburant) pour obtenir la masse totale, puis à calculer le moment de chaque poste (masse × bras de levier, c'est-à-dire sa distance par rapport à un point de référence de l'avion) pour connaître le moment total. En divisant le moment total par la masse totale, on obtient le bras résultant, c'est-à-dire la position du centre de gravité. Sur l'annexe (tableau des masses puis graphique enveloppe), en additionnant ainsi les différents postes de la fiche, on obtient une masse totale de 600 kg, et le moment total divisé par cette masse donne un centrage à 2,51 m ; il ne reste plus qu'à reporter ce point sur le graphique pour vérifier qu'il tombe bien dans le domaine autorisé.

Le gradient de vent est la variation de la force (et parfois de la direction) du vent avec l'altitude : près du sol, le frottement contre le relief et les obstacles freine l'air, si bien que le vent y est plus faible qu'en altitude. En finale, en descendant à travers ce gradient avec un vent de face, le vent faiblit progressivement à mesure qu'on approche du sol, et comme la vitesse air en dépend, elle peut chuter brutalement, rapprochant dangereusement l'avion du décrochage si l'on n'a pas anticipé. La règle pratique enseignée consiste à majorer la vitesse d'approche d'une fraction de la composante de vent de face annoncée pour se garder une marge de sécurité ; avec 25 kt de vent dans l'axe, cela donne une majoration d'environ 7 kt, comme indiqué dans la réponse.

Avant le décollage, il faut vérifier que la masse totale prévue (avion à vide + occupants + carburant) ne dépasse pas la masse maximale autorisée, un peu comme on ne charge pas un ascenseur au-delà de sa charge indiquée. Ici, la masse totale avec l'avion à vide (1000 kg), les 4 occupants (320 kg) et le plein de carburant (150 l × 0,7 = 105 kg) atteint 1425 kg, alors que la masse maximale est de 1338 kg, soit un excédent de 87 kg à faire disparaître. En retirant un passager entier (80 kg, car on ne peut pas retirer une fraction de personne), il reste encore un peu plus de 7 kg en trop à retirer en carburant (7 ÷ 0,7 ≈ 10 litres au strict minimum) ; en pratique, on retire un peu plus pour garder une marge confortable sous la limite, ce qui correspond aux 15 litres de carburant associés au retrait d'un passager donnés par la réponse.

Au décollage, l'avion doit accélérer sur la piste jusqu'à atteindre sa vitesse de décollage ; toute force qui s'oppose à cette accélération allonge la distance nécessaire. Une piste en pente montante, c'est comme courir en montée : une partie de la poussée du moteur sert à vaincre la gravité au lieu de faire accélérer l'avion, l'accélération est donc plus faible. L'avion met alors plus de temps, et donc plus de distance, pour atteindre sa vitesse de décollage : la distance de décollage augmente.

Au sol, les roues frottent sur la piste et ce frottement (résistance au roulement) freine l'accélération de l'avion, un peu comme il est plus facile de rouler à vélo sur du bitume que sur de l'herbe. Une piste en dur offre moins de résistance au roulement qu'une piste en herbe, donc l'avion accélère plus vite et décolle sur une distance plus courte. En revanche, une fois en l'air, la nature du revêtement au sol n'a plus aucune influence : la pente de montée dépend uniquement de la puissance disponible et de la masse de l'avion, elle reste donc identique.

Sur les cartes VFR, un itinéraire recommandé est jalonné de points de report identifiés par un nom ; certains sont obligatoires (le pilote doit annoncer son passage par radio) et d'autres sont facultatifs, la carte les distinguant par un symbole différent (par exemple un triangle plein pour un point obligatoire, un triangle évidé pour un point facultatif). En lisant l'annexe le long de l'itinéraire de transit Corse-Continent entre Lerma et Sodri, le point GURPA est représenté avec le symbole du point facultatif : il n'est donc pas obligatoire d'y effectuer un compte-rendu radio, contrairement aux autres points de la route.

Avant de faire rouler l'avion, un pilote suit une séquence radio précise : il écoute d'abord l'ATIS pour obtenir les informations terrain (piste en service, QNH, vent...), puis contacte une fréquence dédiée à la préparation du roulage (souvent appelée « prévol » ou « clearance delivery ») pour obtenir l'autorisation de démarrer et de rouler, avant de basculer plus tard sur la fréquence tour pour le décollage. Sur l'annexe de cet aérodrome, une fois les paramètres ATIS relevés depuis le parking « Aviation Générale », la fréquence à contacter avant le roulage est la fréquence prévol 121,725 MHz.

Pour calculer le temps de vol et la consommation d'une navigation, il faut convertir chaque route vraie en vitesse sol réelle en tenant compte du vent, puis calculer le temps de chaque segment (distance ÷ vitesse sol), et enfin sommer temps et carburant sur l'ensemble du trajet. Ici, la vitesse propre est de 150 kt et le vent souffle du 090° à 30 kt, c'est-à-dire qu'il vient de face sur les segments orientés 090° et vient de l'arrière sur les segments orientés 270°. Sur les deux segments au cap 090° (ACM-LFZZ 50 Nm et LFZZ-PPH 70 Nm), le vent est de face : la vitesse sol tombe à 150-30 = 120 kt, ce qui donne 25 min puis 35 min de vol. Sur les deux segments au cap 270° (PPH-CCX 30 Nm et CCX-TVX 30 Nm), le vent est arrière : la vitesse sol monte à 150+30 = 180 kt, ce qui donne 10 min puis 10 min. Au total, le temps de vol est de 25+35+10+10 = 80 min, soit 1h20, et avec une consommation horaire de 60 l/h, cela représente 60 × (80/60) = 80 litres.

L'aquaplanage (ou hydroplanage) se produit quand une pellicule d'eau se forme entre le pneu et la piste, empêchant tout contact réel entre les deux, un peu comme une voiture qui glisse sur une route inondée : les roues ne freinent plus et la direction au sol devient quasi inefficace. Sur une piste en dur détrempée, ce risque est réel tant que la vitesse est encore élevée au toucher des roues. Pour s'en prémunir, le pilote adapte sa technique en réalisant un atterrissage de précaution : toucher des roues à la vitesse la plus faible possible, en douceur, et éviter tout freinage brutal tant que l'avion n'a pas suffisamment ralenti pour que les pneus retrouvent une adhérence normale.

Pour rester en vol, la portance générée par les ailes doit toujours équilibrer le poids de l'avion ; en dessous d'une certaine vitesse, les ailes ne peuvent plus produire assez de portance et l'avion décroche. Si l'on ajoute de la charge (passagers, bagages, essence), le poids à équilibrer augmente, donc il faut davantage de portance, et comme la portance dépend du carré de la vitesse, il faut voler plus vite pour l'obtenir. C'est pourquoi la vitesse de décrochage augmente avec la masse : un avion plus lourd décroche à une vitesse plus élevée qu'un avion plus léger.

Les volets augmentent à la fois la portance et la traînée des ailes ; plus ils sont braqués, plus cet effet est marqué. À 10° (braquage plus faible qu'à 20°), l'avion bénéficie de moins de portance supplémentaire au décollage : il doit rouler plus longtemps sur la piste pour atteindre une vitesse suffisante, d'où une distance de décollage plus importante. En contrepartie, comme il y a aussi moins de traînée supplémentaire une fois en vol, l'avion peut grimper avec un angle plus prononcé par rapport au sol : la pente de montée est donc plus forte à 10° qu'à 20°.

À l'atterrissage, le pilote doit ramener l'avion d'une certaine vitesse d'approche jusqu'à une vitesse proche du décrochage au moment du toucher des roues, en relevant progressivement le nez (l'arrondi). Plus la vitesse d'approche est élevée, plus il y a d'énergie en excès à dissiper avant de pouvoir se poser, un peu comme une voiture lancée plus vite a besoin de plus de temps et de distance pour ralentir avant de s'arrêter. Cela oblige le pilote à cabrer plus progressivement pour ne pas décélérer trop brutalement, ce qui allonge la phase de décélération et, par conséquent, la distance totale d'atterrissage.

L'autonomie est le temps maximal pendant lequel l'avion peut voler avec le carburant disponible, tandis que le rayon d'action est la distance maximale que l'on peut parcourir tout en gardant assez de carburant pour revenir au point de départ, donc la moitié de la distance totale franchissable. Ici, en air calme (vitesse air = vitesse sol = 100 kt), avec 200 litres utilisables consommés à 25 l/h, l'autonomie totale est de 200 ÷ 25 = 8 heures. La distance totale franchissable est alors de 100 kt × 8 h = 800 Nm, et comme le rayon d'action correspond à un aller-retour, on prend la moitié : 800 ÷ 2 = 400 Nm. On retrouve bien 400 Nm de rayon d'action et 8 heures d'autonomie.

Un moteur a besoin d'oxygène pour brûler son carburant, et l'air froid est plus dense que l'air chaud : il contient donc davantage de molécules d'oxygène dans le même volume, un peu comme un verre rempli de glaçons pilés contient plus de matière qu'un verre de glace fondue. Par temps très froid, chaque bouffée d'air aspirée par le moteur apporte plus d'oxygène, ce qui permet une combustion plus efficace et donc une puissance maximale plus élevée que d'habitude, à l'inverse de ce qui se passe par forte chaleur où l'air raréfié réduit la puissance disponible.

Il existe deux façons de définir « la meilleure montée » : soit gagner le plus d'altitude possible par minute (le meilleur taux de montée, vitesse Vy), soit gagner le plus d'altitude possible pour une distance horizontale parcourue donnée (le meilleur angle de montée, vitesse Vx), utile par exemple pour franchir un obstacle proche en bout de piste. La pente de montée correspond justement à cet angle entre la trajectoire et l'horizontale, et non à la vitesse verticale en elle-même. C'est pourquoi le vol en montée à pente maximale correspond au meilleur angle de montée (proposition 2), et non à la vitesse ascensionnelle maximale (proposition 1).

Un devis de masse et centrage ne se contente pas de vérifier que le poids total reste sous la masse maximale ; il faut aussi vérifier que le centre de gravité (le point d'équilibre de l'avion) reste dans une plage autorisée, ni trop en avant ni trop en arrière, sans quoi l'avion devient difficile ou dangereux à piloter. Sur l'annexe, en additionnant les masses (avion à vide, pilote, carburants) on obtient un total de 580 kg, avec un moment total qui donne un centrage calculé à 2,58 m. En reportant ce point sur le graphique de l'enveloppe (masse en fonction du bras), on constate qu'à 580 kg, ce bras de 2,58 m dépasse la limite arrière autorisée à cette masse : le point tombe donc hors du domaine de vol autorisé, ce qui rend la détermination globale de masse et centrage incorrecte pour ce chargement.

La pente de montée observée depuis le sol dépend du rapport entre la vitesse verticale (montée) et la vitesse horizontale par rapport au sol ; un vent de face ne change pratiquement pas la capacité de montée de l'avion (qui dépend de sa vitesse air et de sa puissance), mais il réduit sa vitesse sol, un peu comme marcher contre le vent fait avancer moins vite au sol qu'à vitesse de marche égale sans vent. Comme l'avion avance moins vite au sol pour la même vitesse ascensionnelle, il grimpe sur une trajectoire plus redressée vue depuis le sol : un vent de face au décollage favorise donc la pente de montée.

La « plage de centrage » est la zone dans laquelle le centre de gravité de l'avion doit rester pour que celui-ci soit pilotable en toute sécurité ; sa limite avant correspond au point le plus en avant que le centre de gravité peut atteindre. Si le centrage est trop avant, l'avion est comme une balance très déséquilibrée du côté du nez : il faut beaucoup de force de la gouverne de profondeur (la surface mobile de l'empennage horizontal qui fait monter ou descendre le nez) pour le faire pivoter. Au-delà de cette limite avant, la gouverne de profondeur n'a plus assez de puissance pour lever suffisamment le nez, que ce soit au moment de la rotation au décollage ou lors de l'arrondi à l'atterrissage, ce qui peut empêcher ces manœuvres.

Le centrage longitudinal, c'est la position du centre de gravité de l'avion d'avant en arrière ; cette position influence directement le comportement de l'avion autour de son axe de tangage (l'axe qui fait monter ou descendre le nez), un peu comme la position des poids sur une balançoire à bascule change la façon dont elle réagit. Un centrage bien placé garantit à la fois une bonne stabilité (l'avion revient naturellement vers son assiette d'équilibre si on le perturbe) et une bonne maniabilité (il répond correctement aux commandes) ; c'est pourquoi ce paramètre est jugé primordial : il conditionne directement la stabilité et la maniabilité de l'appareil.

Le centrage n'est pas figé pendant le vol : comme le carburant est stocké dans des réservoirs situés à un endroit précis de l'avion, sa consommation progressive change la répartition des masses à bord, un peu comme vider un seau d'eau posé à l'avant d'une barque déplace son équilibre. Si les réservoirs concernés se trouvent dans le fuselage (plutôt que dans les ailes, plus proches du centre de gravité), l'allègement en carburant de ces réservoirs a un effet plus marqué et peut déplacer sensiblement le centre de gravité au fil du vol, ce qui explique que le centrage puisse se trouver modifié en vol par cet allègement.

Pour déterminer la route à suivre entre deux aérodromes sur une carte VFR, on trace un trait droit entre le point de départ et le point d'arrivée, puis on mesure l'angle que fait ce trait par rapport au nord grâce aux roses des vents ou aux lignes de la carte, ce qui donne la route (généralement exprimée par rapport au nord magnétique, celui indiqué par une boussole, plutôt que le nord géographique). En traçant ce trait entre Pau et Aire-sur-l'Adour sur l'annexe et en mesurant son orientation par rapport au nord magnétique, on obtient une route de 022°.

L'altitude-pression est une façon standardisée de mesurer « l'altitude ressentie » par l'avion en tenant compte de la pression atmosphérique, ce qui permet de comparer les performances entre aérodromes ; plus elle est élevée, plus l'air est en réalité raréfié (moins dense), un peu comme en montagne où l'air se fait plus rare à mesure qu'on prend de l'altitude. Un air moins dense procure moins de portance à vitesse donnée et moins de puissance au moteur (moins d'oxygène disponible pour la combustion), l'avion doit donc rouler plus longtemps pour atteindre sa vitesse de décollage. C'est pourquoi, si l'altitude-pression de l'aérodrome augmente, la distance de décollage augmente aussi.

Sur ce type de graphique « des moments de centrage », on ne calcule pas le bras de levier directement : on additionne simplement les masses d'un côté et les moments déjà calculés de l'autre (moment = masse × bras), puis on reporte le point (moment total, masse totale) sur le graphique pour voir s'il tombe dans le domaine autorisé, délimité par une limite avant et une limite arrière. Sur l'annexe, en retirant le contenu de la soute à bagages (qui apportait 20 kg et un moment de 60 m.kg), il ne reste plus que l'avion (400 kg, 920 m.kg), l'équipage (200 kg, 40 m.kg) et le carburant (100 kg, 80 m.kg), soit un total de 700 kg pour un moment de 1040 m.kg. En plaçant ce point sur le graphique, il tombe exactement sur la ligne de la limite arrière : le nouveau centrage est donc tout juste à la limite arrière, sans la dépasser.

L'altitude-pression d'un aérodrome dépend non seulement de son altitude réelle (fixe) mais aussi de la pression atmosphérique du moment (le QNH) : elle correspond à la hauteur qu'aurait cet aérodrome si l'atmosphère était « standard », réglée sur 1013,25 hPa. Quand la pression atmosphérique réelle est plus élevée que la normale, l'air est plus dense pour une même altitude réelle, ce qui revient à dire que l'altitude-pression de l'aérodrome diminue par rapport à ce qu'elle serait par temps standard, comme l'illustre le schéma comparant les niveaux de référence à 993, 1003 et 1013 hPa entre deux situations (Zp2 plus petit que Zp1). Or un air plus dense, donc une altitude-pression plus basse, donne plus de portance et plus de puissance moteur pour un moindre effort, ce qui raccourcit la course nécessaire au décollage. Ainsi, si l'altitude-pression de l'aérodrome diminue, la distance de décollage diminue.

La distance de décollage diminue chaque fois qu'un facteur aide l'avion à accélérer plus vite ou à avoir besoin de moins d'effort pour décoller. Une piste en dur (moins de frottement qu'une piste en herbe, qui freine les roues) et une piste en pente descendante (la gravité aide à accélérer, comme descendre une côte à vélo) sont deux facteurs qui favorisent une distance plus courte. À l'inverse, une piste en herbe, une piste mouillée (plus de résistance au roulement) ou une piste en montée (la gravité freine l'accélération) allongent la distance. Les bonnes réponses sont donc 2 (piste en dur) et 4 (piste en descente).

La plage de centrage a aussi une limite arrière, au-delà de laquelle le centre de gravité est trop proche de l'empennage horizontal pour que celui-ci conserve assez d'effet stabilisateur, un peu comme une flèche dont les plumes seraient placées trop près de la pointe ne volerait plus droit. Sans cet effet stabilisateur suffisant, l'avion perdrait sa tendance naturelle à revenir vers son assiette d'équilibre après une perturbation (une rafale, un mouvement de commande), et pourrait au contraire s'en écarter de plus en plus. C'est pourquoi, au-delà de la limite arrière, l'appareil est considéré comme trop instable pour permettre le vol.

Un gradient de vent est une variation de la force du vent avec l'altitude, généralement plus faible près du sol à cause du frottement contre le relief. Au décollage avec un vent arrière qui se renforce en montant à travers ce gradient, la composante de vent arrière augmente progressivement : comme la vitesse air résulte de la différence entre la vitesse par rapport au sol et le vent, un renforcement soudain du vent arrière fait chuter la vitesse air (proposition 1), ce qui réduit la portance disponible et donc la capacité de montée : la pente de montée diminue (proposition 3). Les propositions 2 et 4 (augmentation de la vitesse air et de la pente) sont donc fausses ; la bonne réponse est 1 et 3.

Les volets sortis augmentent surtout la traînée (la résistance de l'air), plus que la portance disponible aux vitesses de montée ; cette traînée supplémentaire pénalise directement la capacité de l'avion à prendre de l'altitude par rapport à la distance parcourue au sol. C'est d'ailleurs pour cette raison qu'un pilote rentre les volets peu après le décollage, une fois en sécurité, afin d'optimiser sa montée. L'angle de montée avec les volets sortis est donc normalement plus petit qu'avec les volets rentrés.

La pente sol correspond à l'angle entre la trajectoire de l'avion et le sol, tel qu'on l'observerait de l'extérieur ; elle dépend du rapport entre la vitesse verticale de l'avion et sa vitesse par rapport au sol (et non par rapport à l'air). Un vent debout (de face) réduit la vitesse sol sans changer significativement la vitesse verticale que l'avion peut tenir, un peu comme marcher contre le vent fait progresser moins vite au sol pour le même effort. En vol, cela se traduit par une augmentation de la pente sol : pour la même montée, l'avion couvre moins de distance horizontale au sol, donc sa trajectoire paraît plus raide vue du sol.

Par vent arrière fort et à basse altitude, la vitesse sol (et donc le défilement visuel du paysage) est nettement plus élevée que la vitesse air réelle de l'avion ; si le pilote se fie uniquement à cette impression visuelle sans regarder le badin (l'indicateur de vitesse), il croit aller plus vite qu'il ne va réellement par rapport à l'air. Cette illusion pousse à sur-estimer sa vitesse air (proposition 2), ce qui peut amener le pilote à réduire excessivement la puissance moteur pour « ralentir » (proposition 3), alors que sa vitesse air réelle est peut-être déjà proche du décrochage : c'est un piège classique qui peut conduire à une perte de vitesse dangereuse. Les bonnes réponses sont donc 2 et 3.

La finesse d'un avion, c'est le rapport entre la distance horizontale parcourue et l'altitude perdue (ou, en croisière motorisée, un indicateur similaire d'efficacité), un peu comme le nombre de kilomètres qu'une voiture peut parcourir avec un litre d'essence. Voler à la vitesse de finesse maximale, c'est voler à la vitesse où l'avion « rentabilise » le mieux chaque unité de carburant ou d'altitude en termes de distance parcourue. C'est donc à cette vitesse précise que l'on obtient la plus grande distance franchissable possible, à consommation supposée constante.

Pour qu'un avion à train tricycle (une roulette à l'avant et deux roues principales sous les ailes ou le fuselage) reste stable et contrôlable au sol, son centre de gravité doit se situer entre ses points d'appui au sol, un peu comme un tabouret à trois pieds doit avoir son poids réparti entre ses pieds pour ne pas basculer. C'est pourquoi le centre de gravité d'un avion à train tricycle est généralement situé entre la roulette avant et le train d'atterrissage principal, ce qui garantit un bon appui sur les deux trains lors du roulage, du freinage et de la rotation au décollage.

La quantité de carburant peut s'exprimer dans différentes unités selon les pays : les litres (unité métrique utilisée en France) ou les gallons US (USG, unité utilisée notamment dans les manuels d'avions d'origine américaine), avec 1 USG valant environ 3,785 litres. Pour convertir 57 litres en gallons US, on divise par ce facteur : 57 ÷ 3,785 ≈ 15. Une quantité de 57 litres correspond donc à environ 15 USG.

Au décollage, les volets sont réglés sur une position intermédiaire, ni rentrés ni au braquage maximal, pour obtenir un compromis entre plus de portance (utile pour décoller sur une distance plus courte) et pas trop de traînée supplémentaire (qui pénaliserait l'accélération et la montée). Contrairement à l'atterrissage, où l'on cherche à ralentir et où un braquage plus important (souvent 30 à 40°) est utilisé pour créer beaucoup de traînée, au décollage on reste sur un braquage plus modéré. Sur la plupart des avions légers, ce réglage de décollage correspond à un braquage d'environ 15 degrés.

Pour maintenir l'avion en équilibre en tangage, l'empennage horizontal doit généralement exercer une force vers le bas (une portance négative) qui compense le fait que le centre de gravité est en avant du centre de portance des ailes ; plus le centrage est avant, plus cette force de compensation doit être importante, ce qui crée une traînée supplémentaire, comme freiner légèrement en permanence. Avec un centrage plus arrière, mais toujours dans la plage autorisée, cette portance négative nécessaire est plus faible, donc moins de traînée et une consommation de carburant réduite ; de plus, l'avion réagit plus facilement aux commandes car il y a moins d'inertie à vaincre autour du centre de gravité. C'est pourquoi, par rapport à un avion centré avant, un avion centré arrière de même masse est plus maniable et consomme moins de carburant.

En performances de vol, on distingue la vitesse qui permet de gagner le plus d'altitude possible par unité de temps (le meilleur taux de montée) de celle qui permet de gagner le plus d'altitude pour une distance horizontale donnée (le meilleur angle de montée) ; ces deux vitesses ont chacune leur abréviation standardisée internationalement. L'abréviation utilisée pour la vitesse de montée au meilleur taux, c'est-à-dire le plus de mètres ou de pieds gagnés par minute, est Vy.

Pour décoller sur la plus courte distance possible, il faut cumuler tous les facteurs qui aident l'avion à accélérer et qui réduisent la vitesse nécessaire par rapport au sol pour décoller. Une piste en dur limite le frottement des roues (contrairement à l'herbe, qui freine l'accélération), et un vent de face réduit la vitesse sol nécessaire pour atteindre la vitesse de décollage par rapport à l'air, ce qui raccourcit d'autant la course au sol par rapport à un vent nul. La situation la plus favorable combine donc piste en dur et vent de face, soit les propositions 2 et 3.

Comme pour toute utilisation des volets, il s'agit de trouver le bon compromis entre gain de portance et surcroît de traînée selon la phase de vol ; au décollage, on veut surtout raccourcir la distance de roulage sans trop pénaliser l'accélération ni la montée qui suit. C'est pourquoi, à la différence du fort braquage utilisé à l'atterrissage pour ralentir et descendre avec un angle prononcé, le braquage des volets au décollage reste modéré, de l'ordre de 15°, sur la plupart des avions légers.

La stabilité longitudinale, c'est la tendance naturelle de l'avion à revenir vers son assiette d'équilibre après avoir été perturbé en tangage (nez qui monte ou descend), un peu comme une fléchette bien empennée se stabilise en vol après une perturbation grâce à ses plumes arrière. C'est l'empennage horizontal (la petite surface fixe à l'arrière de l'avion) qui joue ce rôle de stabilisateur : si le nez se lève, l'angle de l'air sur l'empennage change et crée une force qui ramène le nez vers le bas, et inversement. L'efficacité de cet effet dépend directement de la distance entre le centre de gravité et l'empennage (le bras de levier) : plus le centre de gravité est avancé, plus ce bras est long et plus la stabilité est forte, d'où l'importance conjointe de l'empennage horizontal et de la position du centre de gravité.

Les performances de l'avion dépendent de la densité de l'air, c'est-à-dire du nombre de molécules d'air présentes dans un volume donné : plus l'air est dense, plus l'hélice trouve de matière à "mordre" pour produire de la traction et plus les ailes génèrent de portance à une vitesse donnée, un peu comme il est plus facile de nager dans une eau dense que dans de l'air. Quand la température baisse, l'air se contracte et devient plus dense (comme un gaz froid qui se resserre). L'avion accélère donc plus vite, décolle à une vitesse atteinte plus tôt, et la distance de décollage diminue.

Cet abaque du manuel de vol du Piper PA-28-161 sert à trouver la distance de décollage jusqu'à 50 ft de hauteur en tenant compte de plusieurs paramètres qui jouent tous en même temps sur les performances : la température, l'altitude du terrain, la masse de l'avion et le vent. Comme un seul graphique ne peut pas représenter quatre variables à la fois, on avance par étapes en "escalier", en reportant des lignes d'une échelle à l'autre. On part de 0°C sur l'axe horizontal du bas, on monte verticalement jusqu'à croiser la courbe d'altitude-pression correspondant à 5000 ft (entre les courbes imprimées 4000 ft et 6000 ft), on va ensuite horizontalement jusqu'à la ligne de référence de masse (2440 lb/1110 kg), on suit la ligne oblique de correction de masse jusqu'à la masse réelle de l'avion, 920 kg (plus légère, donc la distance se réduit), puis, aucun vent n'étant précisé, on continue horizontalement sur la ligne "vent nul" jusqu'à l'échelle de distance à droite : on lit environ 620 m.

La livre (lb) est une unité de masse anglo-saxonne encore utilisée en aviation à côté du kilogramme ; il faut donc savoir passer de l'une à l'autre. La règle de conversion est : 1 kg correspond à environ 2,2046 lb, ou, dans l'autre sens, 1 lb correspond à environ 0,4536 kg. En multipliant 15 lb par 0,4536, on obtient 6,8 kg.

Le centre de gravité (CG) est le point où l'on peut considérer que tout le poids de l'avion est concentré, un peu comme le point d'équilibre d'une balançoire. Sa position détermine si l'avion a tendance à revenir tout seul vers son assiette normale après avoir été perturbé en tangage (mouvement de nez qui monte ou descend), c'est ce qu'on appelle la stabilité longitudinale. Un centrage trop avant ou trop arrière modifie ce comportement, sans affecter la stabilité autour des autres axes (roulis, lacet) : c'est donc bien la stabilité longitudinale qui est concernée.

La distance de décollage n'est pas seulement la distance parcourue au sol : elle inclut aussi la phase où l'avion s'élève juste après avoir quitté la piste, car un obstacle (arbre, ligne électrique, bâtiment) peut se trouver en bout de piste. Pour que tous les constructeurs mesurent la même chose et que les pilotes puissent comparer les performances, une norme fixe le point d'arrivée de cette distance : le moment où l'avion atteint 50 ft (environ 15 m, la hauteur d'un immeuble de 5 étages) au-dessus de la piste. La distance de décollage va donc du lâcher des freins, pleine puissance appliquée, jusqu'à ce point de 50 ft de hauteur.

Il faut distinguer deux façons de mesurer la montée : la pente de montée en % compare la hauteur gagnée à la distance horizontale parcourue par rapport au sol (comme la pente d'une route), tandis que le taux de montée en ft/min compare la hauteur gagnée au temps écoulé, indépendamment du sol qui défile. Le vent de face ralentit la vitesse par rapport au sol (vitesse-sol) mais ne change rien à la vitesse par rapport à l'air ni à la puissance du moteur, donc le taux de montée en ft/min reste identique. En revanche, comme l'avion avance moins vite au-dessus du sol tout en montant à la même vitesse verticale, il gagne plus de hauteur pour une même distance parcourue au sol : la pente de montée en % augmente.

Comme pour la question sur la baisse de température, tout repose sur la densité de l'air : quand la température augmente, l'air se dilate et devient moins dense, un peu comme un gaz chaud qui prend plus de place pour la même quantité de matière. Avec un air moins dense, l'hélice produit moins de traction, les ailes moins de portance à vitesse donnée, et le moteur lui-même perd en puissance. Résultat : l'avion met plus de temps et de distance à atteindre sa vitesse de décollage (la distance de décollage augmente), et une fois en l'air, il monte moins bien (les performances ascensionnelles se dégradent).

L'atmosphère standard (ISA) est un modèle de référence qui prévoit, pour chaque altitude, une température "normale" : 15°C au niveau de la mer, avec une baisse d'environ 2°C tous les 1000 ft en montant. À 6500 ft, la température standard serait donc d'environ 15 - (6,5 × 2) ≈ 2°C. Ici, il fait 12°C, soit nettement plus chaud que la normale à cette altitude : un air plus chaud que la référence est un air moins dense (les molécules sont plus espacées). La densité de l'air est donc inférieure à ce qu'elle serait en atmosphère standard à cette même altitude.

Le vent, au voisinage du sol, est freiné par le relief et les obstacles (arbres, bâtiments) : sa vitesse diminue progressivement en descendant vers la surface, c'est ce qu'on appelle un gradient de vent, un peu comme une rivière qui ralentit près des berges. En approche finale avec du vent de face, l'avion traverse cette couche où le vent faiblit à mesure qu'il descend : la composante de vent de face qui "aidait" l'avion diminue brutalement, et comme la vitesse-sol de l'avion ne peut pas changer instantanément (effet d'inertie), c'est la vitesse par rapport à l'air (vitesse air, celle lue à l'anémomètre) qui chute. C'est pour cette raison que le gradient de vent de face à l'atterrissage est dangereux : il peut faire perdre de la vitesse air jusqu'à approcher le décrochage.

La masse à vide d'un avion est une notion normalisée qui sert de point de départ pour tous les calculs de masse et centrage : elle représente l'avion "prêt à voler" mais sans occupants ni charge utile. Par définition, elle comprend la cellule, le moteur, les équipements fixes, l'huile, ainsi que le carburant non utilisable, c'est-à-dire la petite quantité de carburant qui reste physiquement piégée dans les réservoirs et les canalisations et que le moteur ne peut jamais consommer. Ce carburant non utilisable est donc compté dans la masse à vide, et non dans le carburant emporté pour le vol.

Le QNH est le calage altimétrique qui permet à l'altimètre d'indiquer l'altitude par rapport au niveau de la mer ; il reflète la pression atmosphérique du moment. Quand le QNH diminue, cela signifie que la pression atmosphérique réelle est plus basse que d'habitude (situation de basse pression), donc que l'air est moins dense à une altitude donnée, exactement comme si l'aérodrome se trouvait, du point de vue de l'avion, à une altitude plus élevée qu'en réalité. Avec un air moins dense, le moteur et les ailes sont moins efficaces : la distance de roulement au décollage augmente et la pente de montée se dégrade, tout comme lors d'une hausse de température ou d'altitude.

Une piste ascendante (en pente montante) oblige l'avion à "grimper" tout en accélérant au sol, la gravité freinant alors l'accélération, un peu comme il est plus difficile de prendre de la vitesse en vélo en montée qu'à plat. L'avion met donc plus de temps et de distance à atteindre sa vitesse de décollage : la distance de décollage est supérieure à celle obtenue sur une piste à pente nulle. En revanche, une fois en l'air, les performances de montée (pente de montée, taux de montée) ne dépendent que du moteur, de l'aérodynamique et de la masse de l'avion par rapport à l'air, plus du tout de la pente de la piste : elles restent donc identiques.

En montant, l'air devient de plus en plus rare (moins dense), ce qui réduit à la fois la puissance disponible du moteur et l'efficacité des ailes : la capacité de montée de l'avion diminue donc progressivement avec l'altitude, jusqu'à s'annuler complètement à ce qu'on appelle le plafond absolu. Comme cette limite théorique (taux de montée nul) est peu utile en pratique, on définit une limite plus opérationnelle : le plafond pratique, qui est l'altitude à laquelle, même en poussant le moteur à sa puissance maximale, le taux de montée ne dépasse plus 100 pieds par minute, une valeur jugée trop faible pour continuer à grimper efficacement.

Le réchauffage carburateur sert à faire fondre ou empêcher le givre qui peut se former dans le carburateur lorsque l'air se refroidit fortement en s'y détendant ; la mixture (richesse du mélange air-essence) doit, elle, être adaptée à la quantité d'oxygène disponible, qui diminue avec l'altitude. Au niveau de la mer, l'air est dense et chaud relativement aux couches supérieures, donc le risque de givrage carburateur lié à une détente froide de l'air est traité au cas par cas mais la configuration de base au décollage reste réchauffage éteint (froid), et comme l'air est riche en oxygène à basse altitude, la mixture doit être plein riche pour obtenir le mélange air-essence optimal sans avoir besoin d'appauvrir.

L'altitude densité est l'altitude à laquelle l'air se comporterait, en termes de densité, dans les conditions standard (ISA) : elle permet de comparer les performances réelles à un air "anormal" (trop chaud, trop froid, pression différente) avec ce qu'elles seraient dans l'atmosphère de référence. Comme calculé pour la question sur la densité de l'air, à 6500 ft la température standard serait d'environ 2°C, alors qu'il fait ici 12°C, donc plus chaud que la normale. Un air plus chaud que la référence est moins dense, ce qui "trompe" l'avion en lui faisant ressentir des performances comme s'il volait plus haut : l'altitude densité est donc supérieure à l'altitude pression (l'altitude lue en calant l'altimètre au 1013,25 hPa).

Sur les cartes aéronautiques, chaque type d'espace aérien (classe A, B, C, D, E...) est représenté par un trait de couleur et un motif spécifique associés à une légende ; une zone grisée ou hachurée le long d'une ligne sert souvent à indiquer qu'un espace contrôlé se superpose verticalement à un autre espace en dessous ou à côté (par exemple une TMA de classe C au-dessus d'un espace de classe E). En comparant le tracé et la zone ombrée désignés par la flèche avec la légende fournie dans l'annexe 033-3271, on retrouve exactement le symbole correspondant à la limite conjointe entre un espace aérien contrôlé de classe C et un espace de classe E, ce qui donne la réponse.

Une carte VAC (carte d'aérodrome pour le vol à vue) regroupe dans son encart supérieur toutes les données essentielles de l'aérodrome : longueur et orientation des pistes (QFU), hauteur du circuit de piste, position de l'aire à signaux, fréquences, ainsi que des repères de radionavigation (distance et relèvement par rapport à un VOR proche). Pour répondre à ce type de question, il faut vérifier une par une chaque affirmation en la comparant aux données chiffrées et au plan de la carte. Ici, la longueur de piste au QFU 18 (1801 m), la hauteur de circuit (1000 ft) et la distance à l'Est du VOR TRO (45 NM) correspondent bien à ce qui est indiqué sur la carte, alors que la position donnée pour l'aire à signaux (Nord-Est de la piste) ne correspond pas à celle réellement représentée : seules les affirmations 1, 3 et 4 sont donc exactes.

Le plan de descente exprimé en pourcentage compare la distance verticale parcourue à la distance horizontale parcourue, exactement comme la pente d'une route indiquée en % sur un panneau routier. Le variomètre indique la vitesse verticale en pieds par minute (ft/min), alors que la vitesse affichée à l'anémomètre (60 kt) est une vitesse horizontale en nœuds ; il faut donc convertir ces deux grandeurs dans la même unité de temps. Une vitesse de 60 kt correspond environ à 60 milles nautiques par heure, soit environ 6080 ft/min de déplacement horizontal (1 NM ≈ 6076 ft). La pente est alors le rapport de la vitesse verticale sur la vitesse horizontale : 300 / 6080 ≈ 0,05, soit environ 5 %.

Chaque aérodrome publie, sur sa carte VAC, les types de trafic aérien qu'il est autorisé ou habitué à recevoir (avions, planeurs, hélicoptères, ULM), en fonction de ses infrastructures, de ses habilitations et de son activité réelle. La carte de l'aérodrome de Belle Île mentionne uniquement les avions parmi les types d'aéronefs évoluant sur la plateforme, sans indication de piste ou d'aire dédiée aux planeurs, hélicoptères ou ULM. Seule l'affirmation 1 (des avions) est donc exacte.

La remise des gaz (ou approche interrompue) est la manœuvre qui consiste à abandonner un atterrissage en cours pour repartir en montée, en général parce que la piste n'est pas dégagée ou que l'approche n'est pas stabilisée. L'ordre des actions est pensé pour rester en sécurité à basse hauteur et basse vitesse : on effectue d'abord une ressource souple, c'est-à-dire une remontée du nez progressive et sans brusquerie pour arrêter la descente sans risquer un décrochage ; on affiche ensuite la puissance de décollage (pleine puissance) pour permettre à l'avion de regagner de l'énergie et de grimper ; enfin, une fois la montée établie, on procède à la réduction des traînées en rentrant progressivement volets et éventuellement train d'atterrissage, car les retirer trop tôt ferait perdre de la portance et pourrait faire retomber l'avion.

Sur les cartes d'aérodrome, les obstacles (antennes, pylônes, mâts, bâtiments élevés) sont représentés par un symbole normalisé accompagné d'un chiffre qui donne directement l'altitude du sommet de l'obstacle par rapport au niveau de la mer, et non sa hauteur au-dessus du sol : ceci permet au pilote de comparer directement ce chiffre à son altitude de vol lue à l'altimètre. Le symbole entouré par le cercle rouge sur l'annexe correspond au pictogramme d'une antenne, et le chiffre associé (345) indique que le sommet de cette antenne culmine à 345 ft d'altitude.

Les cartes VAC utilisent des abréviations standardisées pour désigner certains éléments du terrain, qu'il faut connaître car elles ne sont pas toujours détaillées sur chaque carte. DTHR signifie "displaced threshold", c'est-à-dire un seuil décalé : le seuil de piste utilisable pour l'atterrissage n'est pas au tout début du revêtement mais reculé de quelques mètres ou dizaines de mètres, souvent à cause d'un obstacle proche. ASI signifie aire à signaux, une zone au sol où l'on peut disposer des panneaux ou symboles visuels pour communiquer des informations aux pilotes lorsque la radio n'est pas utilisée. C'est donc bien "seuil décalé et aire à signaux" que représentent ces deux abréviations.

Certains aérodromes publient une procédure de départ particulière (un virage imposé après le décollage) pour éviter un obstacle, une zone habitée ou pour s'insérer dans le circuit de piste standard, ces indications figurant sur la carte VAC de l'aérodrome. La carte d'Annemasse indique qu'au décollage piste 12, une fois arrivé au niveau du seuil de piste opposé (donc après avoir survolé toute la longueur de piste), le pilote doit effectuer un virage de 45° à droite, ce virage permettant de s'écarter de l'axe de piste en configuration adaptée au relief ou à la circulation environnante.

La longueur de piste physiquement disponible pour atterrir (distance déclarée à l'atterrissage, LDA) peut être inférieure à la longueur totale de la piste, notamment lorsque le seuil utilisé selon le sens du vent est décalé, ou que la piste comporte une zone non utilisable en début de piste. Avec un vent du 270°/20 kt, il faut d'abord déterminer, en comparant la direction du vent à l'orientation des pistes de Quiberon, quel QFU est utilisé pour rester le plus possible face au vent (et limiter la composante de travers) : cela détermine quel seuil sert de point d'atterrissage. En lisant, sur la carte VAC de Quiberon, la distance déclarée à l'atterrissage associée à ce seuil, on trouve la valeur de 695 m, inférieure à la longueur totale de piste.

Sur les cartes OACI et VAC, les données de l'aérodrome sont souvent regroupées autour de sa fréquence radio, avec un chiffre à gauche et un chiffre à droite de celle-ci, chacun ayant une signification précise selon une convention fixe. Ici, autour de la fréquence 118,950 figurent les nombres 565 et 15 : le nombre à gauche indique l'altitude de l'aérodrome en pieds (565 ft), tandis que le nombre à droite indique la longueur de la piste la plus longue, exprimée en centaines de mètres (15, soit 1500 m). C'est cette convention de lecture qui permet d'obtenir directement l'altitude de l'aérodrome (565 ft) et la longueur de piste (1500 m).

Les cartes aéronautiques utilisent des lettres codées à côté du symbole d'un aérodrome pour signaler des particularités d'usage ou d'accès, informations reprises dans la légende de la carte. La lettre P, accolée au symbole d'aérodrome sur l'extrait fourni, correspond dans la légende à un aérodrome privé, c'est-à-dire un terrain dont l'utilisation n'est pas ouverte librement à toute circulation aérienne publique, contrairement à un aérodrome ouvert à la CAP (circulation aérienne publique).

Le calcul de masse et centrage consiste à additionner la masse de chaque élément embarqué (équipage, passagers, bagages, carburant) à la masse à vide de l'avion, pour vérifier que le total ne dépasse pas la masse maximale autorisée au décollage, et que le centre de gravité résultant reste dans la plage autorisée. Pour trouver la masse maximale admissible sur un siège précis, la méthode consiste à partir de la masse maximale au décollage certifiée, à en retrancher la masse à vide et toutes les masses déjà fixées pour ce vol (équipage, carburant, bagages, éventuellement un autre passager), le reliquat disponible étant la masse maximale que l'on peut encore placer sur ce siège sans dépasser ni la masse maximale ni les limites de centrage. En appliquant cette soustraction aux valeurs du tableau de l'annexe 031-4942, on obtient une masse maximale admissible sur le siège passager de 78 kg.

Les cartes aéronautiques utilisent un symbole unique en forme de croix cerclée pour représenter un aérodrome, dont le remplissage (couleur et motif) code à la fois le type d'usage (civil, mixte, militaire) et le type de piste (en dur, non revêtue). Selon la légende, un cercle bleu à moitié rempli d'un trait diagonal représente un aérodrome mixte (utilisation principalement militaire mais civile possible) avec piste en dur, tandis qu'un cercle entièrement bleu ou entièrement rouge, ou un simple cercle creux, correspondent à d'autres combinaisons (civil pur, militaire pur, ou piste non revêtue). Le symbole numéro 2 correspond exactement à ce remplissage "mixte + piste en dur".

La position du centre de gravité influence la marge de stabilité longitudinale de l'avion : plus le centrage est reculé (proche de la limite arrière), moins l'avion a tendance à ramener naturellement son nez vers le bas quand l'angle d'attaque augmente, un peu comme une flèche mal équilibrée qui part plus facilement en vrille dans l'air. Avec un centrage proche de la limite arrière, il faut donc moins d'effort à cabrer pour atteindre l'angle de décrochage, et si un décrochage asymétrique se produit, l'avion a moins de résistance naturelle à partir en autorotation : il est donc facile à mettre en décrochage ou en vrille.

Cet abaque du Piper PA-28-180 (Cherokee) donne la distance de décollage en fonction de l'altitude-densité, c'est-à-dire l'altitude à laquelle l'air se comporterait dans des conditions standard compte tenu de la température et de la pression réelles (un air chaud ou une pression basse "fait croire" à l'avion qu'il évolue plus haut qu'en réalité). Deux courbes figurent sur ce graphique : celle de gauche ("ground run") donne la distance de roulement jusqu'au décollage des roues, celle de droite ("over 50 ft barrier") donne la distance totale jusqu'au franchissement d'un obstacle fictif de 50 ft, c'est cette dernière qui correspond à la distance de décollage réglementaire. On part de 4000 ft sur l'axe vertical (altitude-densité), on trace une ligne horizontale jusqu'à croiser la courbe "over 50 ft barrier", puis on descend verticalement jusqu'à l'axe des distances en bas, où l'on lit environ 2200 ft.

Sur les cartes OACI au 1/500 000, sous le nom de chaque aérodrome figurent deux nombres accolés qui donnent, selon une convention fixe, l'altitude de l'aérodrome en pieds puis la longueur de la piste la plus longue exprimée en centaines de mètres. L'indication "2992 05" se lit donc comme : altitude de l'aérodrome 2992 ft, et longueur de piste la plus longue égale à 05 centaines de mètres, soit 500 m. C'est cette même convention de lecture que pour la fréquence entourée de deux chiffres vue à la question sur Albi (altitude à gauche, longueur de piste à droite).

Comme pour tout obstacle représenté sur une carte d'aérodrome, le symbole d'antenne est accompagné d'un chiffre donnant directement l'altitude de son sommet par rapport au niveau de la mer, afin que le pilote puisse comparer cette valeur à son altitude de vol lue à l'altimètre. En suivant la flèche rouge qui désigne la zone au nord-est du taxiway D, on repère le pictogramme d'une antenne accompagné de la valeur d'altitude de son sommet, soit 154 ft.

Il existe plusieurs niveaux de service sur un aérodrome : un contrôle d'aérodrome (tour ATC) donne des clairances et instructions obligatoires, tandis qu'un AFIS (Aerodrome Flight Information Service, service d'information de vol d'aérodrome) se contente de fournir aux pilotes des renseignements (trafic, vent, piste en service) sans autorité pour donner des ordres : l'aérodrome reste donc non contrôlé même quand l'AFIS fonctionne. La carte VAC de Nancy Essey indique un service AFIS actif seulement à certains horaires publiés (et non 24h/24), ce qui correspond à un aérodrome non contrôlé où un agent AFIS est présent à certains horaires.

Sur les cartes VAC, un point de report est un point caractéristique du terrain (repère visuel identifiable comme un village, un croisement, un plan d'eau) utilisé par les pilotes pour annoncer leur position par radio ; les distances entre ce point et l'aérodrome peuvent être mesurées directement sur la carte grâce à son échelle graphique ou aux graduations kilométriques imprimées. En mesurant sur la carte la distance séparant le point de report Romeo de l'aérodrome d'Annemasse à l'aide de cette échelle, on obtient une distance de 5,5 km.

Le plan de vol (FPL, flight plan) est un document transmis aux services de la circulation aérienne avant le vol, qui décrit la route, les aérodromes de départ et d'arrivée, les horaires prévus et les personnes à bord ; il sert notamment aux services de recherche et sauvetage en cas de problème, et permet de coordonner le passage entre différents espaces aériens, en particulier lors du franchissement d'une frontière. Pour un vol international, ce délai de préparation et de diffusion aux différents organismes concernés (douanes, contrôle aérien des pays traversés) est plus long que pour un vol strictement national : la réglementation impose donc de déposer le FPL au moins 60 minutes avant l'heure estimée de départ du poste de stationnement, pour laisser le temps à l'information de circuler.

Comme vu pour la lecture des symboles d'aérodrome, un remplissage bleu à moitié rempli d'un trait diagonal indique un aérodrome mixte, c'est-à-dire à usage principalement militaire mais où une activité civile reste possible, par opposition à un aérodrome purement civil (bleu plein) ou purement militaire (rouge). Parmi les quatre aérodromes proposés avec piste en dur, seul celui de Cuers présente ce symbole mixte sur l'extrait de carte fourni, ce qui en fait celui à la fois civil et militaire.

Pour rester stable et contrôlable, un avion ne peut pas être chargé n'importe comment : son centre de gravité doit rester compris entre deux bornes précisées par le constructeur, une limite avant (au-delà de laquelle l'avion devient trop stable et lourd du nez, difficile à cabrer) et une limite arrière (au-delà de laquelle il devient instable, comme vu pour le centrage arrière et le décrochage/la vrille). L'ensemble des positions de centre de gravité comprises entre ces deux limites, dans lequel le pilote doit rester à tout moment du vol, s'appelle la plage de centrage : c'est donc bien la zone entre la limite avant et la limite arrière.

Ce calcul de navigation combine trois notions : la distance à parcourir, la vitesse par rapport à l'air (vitesse propre ou TAS) et le vent, qui pousse ou freine l'avion par rapport au sol. On calcule d'abord la vitesse-sol réelle en tenant compte du vent effectif de face qui ralentit l'avion : 110 kt (vitesse air) - 20 kt (vent de face) = 90 kt de vitesse-sol. On calcule ensuite le temps de trajet en divisant la distance par cette vitesse-sol : 200 NM / 90 kt ≈ 2,22 heures, soit environ 2 heures et 13 minutes (0,22 × 60 ≈ 13 min). En ajoutant ce temps de vol à l'heure de départ, 12h15 + 2h13, on obtient une heure d'arrivée à B de 14h28.