Cours ATPL navigation générale 061 : 14 chapitres illustrés

La surface des océans au repos (le géoïde) n'est pas une sphère : la rotation de la Terre l'aplatit aux pôles et la renfle à l'équateur. On l'approche par un ellipsoïde de révolution ; celui de référence est le WGS 84, utilisé par le GPS et pour publier les coordonnées aéronautiques.

Pour les calculs de navigation courants, on considère la Terre comme une sphère parfaite de circonférence 40 000 km, soit 21 600 NM (360° × 60').

Sur un ellipsoïde, la verticale d'un lieu (perpendiculaire à l'horizon local) ne passe pas, en général, par le centre de la Terre.

Les deux coïncident à l'équateur et aux pôles ; l'écart, très faible (environ 11'), est maximal vers 45° N et S. Conséquence de l'aplatissement : la longueur réelle d'une minute d'arc de méridien varie un peu (1 843 m à l'équateur, 1 862 m au pôle) et vaut 1 852 m vers 45°.

Un point est parfaitement défini par deux coordonnées (référence WGS 84).

Les pôles sont les points où l'axe de rotation perce la surface. Les méridiens ne sont parallèles entre eux qu'à l'équateur ; ils convergent vers les pôles.

Différence de latitude ℓ : même hémisphère, on soustrait ; hémisphères opposés, on additionne. On la nomme N ou S selon le sens du déplacement.

Différence de longitude g : même côté de Greenwich, on soustrait ; côtés opposés, on additionne. Si le résultat dépasse 180°, on prend 360° − g : le chemin le plus court passe alors par l'antiméridien. On la nomme E ou W selon le sens.

Exemples :

56° N 145° E → 57° N 165° W : g = 35° + 15° = 50° vers l'Est ;

01°15' N 090° E → 015°15' E : g = 74°45' W ;

01°15' N → pôle Sud : ℓ = 91°15' S.

L'antipode d'un point a la latitude de nom opposé et la longitude 180° − G de nom opposé : 48°50' N 002°16,5' E → 48°50' S 177°43,5' W.

Le mille nautique (NM) est la longueur d'un arc de grand cercle qui intercepte un angle au centre de la Terre de 1 minute : 1' = 1 NM, 1° = 60 NM. Sa valeur internationale (OACI) est 1 852 m, longueur moyenne d'une minute de méridien (exacte vers 45° de latitude).

Comme les méridiens sont des grands cercles, une distance Nord-Sud se lit directement : distance (NM) = différence de latitude en minutes.

Le kilomètre a été défini comme 1/10 000 de la distance pôle-équateur (d'où 40 000 km de tour).

Un parallèle de latitude L est un cercle de rayon R cos L. Une minute de longitude y mesure donc cos L mille nautique. La distance Est-Ouest entre deux méridiens, le long d'un parallèle, s'appelle le départ (ou chemin Est-Ouest) :

e = g × cos L (g en minutes, e en NM).

Il diminue quand la latitude augmente : à 60°, 1° de longitude ne vaut plus que 30 NM et le tour complet 10 800 NM. Un avion qui fait le tour du monde à 60° N à 480 kt mettrait le même temps qu'à 960 kt sur l'équateur.

Inversement, pour un vol plein Est ou plein Ouest : g = e / cos L. Exemple : 165 km = 89,1 NM vers l'Ouest à 60° N donnent g = 178' = 2°58'.

Pour un trajet court suivant une route vraie Rv sur une distance D, on décompose :

Exemple de la figure : de l'équateur, 200 NM au 240° conduisent par 01°40' S 097°07' E. Autre cas : 100 NM au 225° depuis 00° 130° E : ℓ = e = 70,7 → 01°11' S 128°49' E.

Pièges classiques : un avion qui part de l'équateur plein Sud pendant 10 h à 540 kt parcourt 5 400 NM = 90° : il atteint le pôle Sud. Le carré « 600 NM Sud, Est, Nord, Ouest » depuis 04° N 170° W ne se referme pas : la branche Est se fait à 06° S (600 / cos 6° = 603,3' de longitude), la branche Ouest à 04° N (600 / cos 4° = 601,5'). Il reste 1,8' vers l'Est : arrivée par 04°00' N 169°58,2' W.

Unités internationales : distances horizontales en m, km et NM ; distances verticales en m et ft.

Calculs types :

9,5 km = 9 500 / 0,3048 = 31 168 ft ;

730 ft/min = 730 × 0,3048 / 60 = 3,7 m/s ;

70 m/s = 70 × 3 600 / 1 852 = 136 kt ;

36,25 in = 92,08 cm ;

100 SM en 20 min = 300 SM/h = 260,7 kt : 215 NM demandent 49,5 min ;

840 NM en 132,4 min = 380,7 kt = 705 km/h ;

526 km/h = 284 kt : 284 NM en 1 h.

Avec la calculatrice d'examen, attention : son « mile » par défaut est le mile terrestre (SM), pas le mille nautique.

Deux points situés sur des méridiens opposés (longitudes séparées de 180°) sont reliés par un grand cercle qui passe par le pôle : la distance se calcule comme une différence de latitude.

Des vols de même longueur ne couvrent pas la même longitude selon la latitude. Deux avions partent de Greenwich au 090° pour 1 200 NM, l'un sur l'équateur (20°), l'autre sur le 45° N (1 200/0,707 = 1 697' = 28,3°) : à l'arrivée ils sont séparés d'environ 8° de longitude.

Le Soleil parcourt 15° de longitude par heure : pour le garder plein Sud en suivant le 60° N, il faut 15 × 60 × 0,5 = 450 kt vers l'Ouest.