Les vitesses aéronautiques

Introduction

En aéronautique (et en aérodynamique en général), plusieurs types de vitesses peuvent être employés. La distinction entre ces différentes vitesses permet de prendre en compte les erreurs de mesures des instruments anémobarométriques, ainsi que la compressibilité de l’air, par exemple.

Définition :
C’est la vitesse lue directement sur l’anémomètre (l’indicateur de vitesse) du tableau de bord. Elle est mesurée par le système Pitot-statique, qui compare la pression dynamique de l’air (air de la prise Pitot) à la pression statique (air immobile).

Utilisation :
C’est la vitesse la plus importante pour le pilotage pratique (décollage, atterrissage, tenue d’approche), car elle est directement liée aux forces aérodynamiques (portance et traînée).

Exemple : Les vitesses Vs (vitesse de décrochage), Vfe (vitesse maximale volets sortis) sont données en IAS.

Définition :

La CAS est la Vitesse indiquée (IAS) corrigée des erreurs d’instrument (erreurs de position dues au flux d’air autour de l’avion, qui varient selon la configuration et l’angle d’attaque).

Utilisation :
Elle est utilisée pour définir les vitesses réglementaires (comme la limite de vitesse sous 10 000 pieds aux États-Unis, souvent 250 kt CAS) et comme base pour calculer les vitesses supérieures.

Définition :

La CAS corrigée de l’effet de compressibilité de l’air (qui devient significatif à partir de 250 kts et surtout en haute altitude).

Utilisation :
L’EAS est le meilleur indicateur de la charge structurelle et des contraintes aérodynamiques subies par l’ULM, car elle reflète fidèlement la pression dynamique . La vitesse maximale de l’ULM est souvent limitée par une EAS maximale.

4. Vitesse vraie (True Airspeed – TAS)

Définition :
C’est la vitesse réelle de l’avion par rapport à la masse d’air qui l’entoure. Elle est calculée en corrigeant l’EAS (ou la CAS) de la densité de l’air. Plus l’air est froid ou bas, plus l’air est dense, plus la TAS est proche de l’EAS/CAS. Plus l’air est chaud ou haut (moins dense), plus la TAS est élevée pour une même IAS.

Formule :
£La TAS est proportionnelle à la CAS/EAS et inversement proportionnelle à la racine carrée de la densité relative.

Utilisation :
Elle est cruciale pour la navigation et le calcul des performances réelles de l’avion (autonomie, temps de vol).

Définition :
C’est la vitesse réelle de l’avion par rapport au sol. Elle est la TAS corrigée de l’effet du vent.

Formule : GS = TAS +/- Vent (vent arrière s’ajoute, vent de face se soustrait).

Utilisation : C’est l’information principale pour l’ATC (contrôle aérien) et pour estimer les heures d’arrivée, car elle détermine le temps nécessaire pour parcourir une distance entre deux points au sol.

Il existe encore une notion mais je ne pense pas qu’elle nous concerne directement, du moins pas dans l’immédiat

Mach

Définition :
C’est le rapport entre la Vitesse Vraie (TAS) de l’avion et la vitesse du son dans l’air ambiant.
La vitesse en nombre de Mach correspond à la vitesse par rapport au son.
Mach 1 = vitesse du son.

Utilisation :
En haute altitude et à haute vitesse (généralement au-dessus de 25 000 pieds), la vitesse est contrôlée en Mach plutôt qu’en IAS. C’est essentiel pour éviter les phénomènes de compressibilité de l’air (effets transsoniques) qui peuvent devenir dangereux et causer le phénomène de « Mach Tuck » ou « buffet ». Les avions commerciaux ont une vitesse maximale opérationnelle en Mach $\left(Mmo}.

La vitesse du son n’est pas une valeur fixe. Elle dépend entre autres de la densité de l’air, son taux d’humidité et sa température.
Sans trop rentrer dans le détail, plus on monte en altitude, plus TAS égale, la vitesse indiquée (IAS) affichée sur l’indicateur de vitesse diminue. Elle n’est donc plus une valeur intéressante pour les pilotes.

• Lors du décollage, les pilotes doivent s’assurer qu’ils ont suffisamment de vitesse pour quitter le sol. Ils utilisent l’ IAS pour le déterminer.
• Au moment de l’atterrissage, les pilotes doivent s’assurer qu’ils ne vont pas trop vite ou qu’ils vont dépasser la piste. Ils utilisent le CAS pour le
déterminer.
• Lorsqu’ils évitent d’autres aéronefs et obstacles, les pilotes doivent s’assurer qu’ils ne sont pas trop bas. Ils utilisent le TAS pour le déterminer.
• Lorsqu’ils volent efficacement, les pilotes doivent s’assurer qu’ils ne volent pas trop vite ou trop lentement. Ils utilisent la GS pour le déterminer.

• V1 : Vitesse de décision (ou vitesse critique). Avant V1, le pilote peut interrompre le décollage, après V1, le pilote doit décoller.
• VR : Vitesse de rotation. Vitesse à laquelle le pilote tire sur le manche pour lever le nez de l’ULM et décoller.
• V2 : Vitesse de sécurité au décollage à atteindre en passant 35 ft au-dessus du niveau de la piste.

• Va : Vitesse de manoeuvre. Vitesse maximum à laquelle les commandes de l’ULM peuvent actionnées au maximum.
• Vno : Normal Operation. Vitesse normale de croisière.
• Vne : Never Exceed. Vitesse à ne jamais dépasser.
• Vmo : Maximum Operating Speed = Vitesse maximum de vol.

• Vfe : Flaps extended. Vitesse maximum volets sortis.
• Vlo : Landing Gear Operation. Vitesse maximum pour manœuvrer le train.
• Vle : Landing Gear Extended. Vitesse maximale train sorti.
• Vs : Stall : Vitesse de décrochage.
• Vso : Stall Out : Vitesse de décrochage avec volets et train sortis.
• Vref : Vitesse de référence (ou d’atterrissage) = Vitesse égale à 1.3 de Vso.

Pour conclure, on pourrait rapidement faire ces différences :
IAS : Vitesse indiquée sur le badin de l’avion. Elle est corrigée en pression et fait référence au domaine de vol.
TAS : Vitesse de l’avion par rapport à la masse d’air qui l’entoure
CAS : TAS de l’avion corrigée des erreurs instrumentales
GS : Vitesse de déplacement par rapport au sol.
Il est à noter que ces termes (sauf la GS) peuvent aussi s’écrire sous la forme KIAS, KTAS et KCAS. Le K signifiant Knots (nœuds).

Comprendre les notions d’ IAS, CAS, TAS, EAS, and GS est essential pour pilots pour voler de manière efficace et en toute sécurité.