«High density altitude»:chaleur + altitude = danger

Chaque pilote connaît la différence entre les termes «Pressure Altitude» (altitude-pression) et «Density Altitude» (altitude-densité). Ne pas maîtriser ces notions implique des calculs d'autant plus amples et qu'il faut s'attendre au pire. Plus les températures augmentent, plus la question est «brûlante».

(Article d'Oliver Baer paru dans l'AeroRevue 09/2008 )

Basse pression atmosphérique, forte température et aérodrome à haute altitude: une combinaison pouvant transformer un décollage en une aventure périlleuse. A moins que l’on ne connaisse les données de performance de son avion. Lors de l’envol à bord d’un Piper Archer PA-28-181 par exemple, sur un aérodrome du Plateau et par 30°C, la distance jusqu’à la séparation d’avec la piste s’accroît d’une centaine de mètres (par opposition à la situation à température standard: 1500 ft d’altitude et 12°C), le passage à une hauteur de 50 ft intervenant même 150 mètres plus tard. S’il est procédé aumême calcul sur un aérodrome demontagne, lesmètres de dénivellé supplémentaires ont un effet encore plus évident, leur méconnaissance constituant un grand danger. Raison pour laquelle tout pilote, dès sa période de formation, apprend qu’un calcul de la distance de décollage fait partie d’une préparation de vol sérieuse.

La «pressure altitude» et la «density altitude»

Un moteur Lycoming (O-360-A4M) brûle un mélange d’air et d’essence, dans un rapport de 15 à 1. Une modification de la densité de l’air, et de ce fait de la densité de la part d’air dans le mélange (même pour un réglage optimal dumélangeur), aura des répercussions sur la capacité de performances du moteur. Deux facteurs influent sur la densité de l’air:

  • la pression atmosphérique
  • la température

Une haute pression atmosphérique entraîne une forte densité, l’air étant davantage comprimé. L’accroissement d’altitude s’accompagne toutefois d’une baisse de la pression atmosphérique (le poids de la colonne d’air surplombant l’avion diminuant), de même que de la densité, et comme conséquence, de la puissance moteur également. En cas d’augmentation de la température, demême, l’air tend à se raréfier par suite de l’accroissement de l’énergie cinétique de ses molécules, avec là encore pour corollaire une baisse de sa densité, ainsi qu’une détérioration des performances du moteur.A présent, voyons dans quellemesure ces deux paramètres agissent
sur la distance de décollage. Deux notions émergent ici: la «pressure altitude» et la «density altitude». La «pressure altitude» n’est rien d’autre que l’altitude de l’aérodrome, avec prise en compte supplémentaire de la pression atmosphérique du moment (QNH). Une pression atmosphérique plus basse que la standard (1013,25 hPa) a pour conséquence une «pressure altitude» plus élevée que l’altitude de l’aérodrome, et ceci à raison d’un écart de 28 ft de plus par hPa.
La «density altitude» est la «pressure altitude» corrigée de la température. Si la température actuelle de l’aérodrome est plus élevée que la température ISA (International Standard Atmosphere), il convient d’ajouter 120 ft par °C. Une température plus haute entraîne ainsi un accroissement significatif de la «density altitude». Le moteur fournit moins de puissance, à savoir se limite à celle qu’il fournirait à la dite «density altitude» (théorique).

Une bonne préparation de vol est indispensable

Les tableaux et graphiques aujourd’hui en usage facilitent énormément le calcul des distances de décollage. Les connaissances de laQNH et de la température sur l’aérodrome à l’instant prévu pour le départ n’en constituent pas moins des pré-requis essentiels pour un résultat fiable. Mais comment obtient-on ces deux paramètres? La QNH et la température peuvent être lues sur unMETAR actuel, si le décollage est imminent et si l’on suppose que ces valeurs ne connaîtront pas d’importants changements. Si aucun METAR n’est à disposition pour l’aérodrome concerné, on pourra se contenter du METAR d’un autre aérodrome, situé à proximité.
Exemple d’un METAR indiquant les valeurs présentes de température et de pression: LSZH 221350Z 26009KT 230V320 CAVOK 31/14 Q1018 NOSIG=
Lors des chaudes journées estivales, un pilote doit être conscient que la température varie considérablement au fil du jour. Pour ce paramètre, qui influe nettement plus fortement sur la performance que les variations de pression atmosphérique, des valeurs estimatives se trouvent dans divers communiqués.
1. Dans les prévisions pour le vol à moteur, paraissant deux à trois fois par jour, des avertissements quant aux températures sont publiés si celles-ci sont appelées à dépasser 30°. «Dangers: températures supérieures à 30° par endroits, dans les dépressions de terrain.»
2. Dans les TAF pour l’aéroport de Zurich, des pronostics de température sont publiés plusieurs fois par jour: 230300Z 230413 VRB03KT CAVOK T25/08Z T29/11Z= (on lira: température atteignant 25°C à 08h00 UTC, 29°C à 11h00 UTC).
3. 24 heures sur 24, les pilotes reçoivent en outre des renseignements quant aux températures à attendre sur un aérodrome, lors de la consultationmétéo personnelle du service demétéorologie aéronautique, de MétéoSuisse (0900 162 737, 3 francs + 1.50 franc la minute).

Minimiser le risque d'une évaluation erronée

Parallèlement au net rallongement de la distance de décollage en cas de «density altitude» élevée, le taux de montée diminue aussi massivement. Lors d’un décollage depuis un aérodrome demontagne particulièrement, il convient de prendre en compte ces mauvaises performances ascensionnelles. Les points ci-après aident à contrer cetteproblématique de la baisse de performances, due à l’altitude et à la
température.

  • On réduira le poids en ne chargeant pas complètement l’avion, et/ou en embarquant moins de carburant (ce qui entraînera un nouveau calcul de la distance de décollage).
  • Lemélangeur sera réglé pour lemélange essence-air optimal, demanière à tirer le meilleur parti de la puissance maximale possible, bien que réduite (à n’effectuer que sur les aérodromes demontagne, ou encore en fonction des contraintes du fabricant).
  • Après le décollage, la tactique de vol est choisie de telle sorte qu’on puisse gagner en altitude au-dessus d’un terrain plan, et traverser en vol horizontal un terrain montant (important surtout dans les Alpes, lors des survols de cols).

En pleine connaissance de cette problématique et avec une préparation de vol sérieuse, des vols exempts de stress pourront être ainsi effectués vers des aérodromes de montagne, même lors de torrides journées d’été, minimisant de ce fait fortement le danger d’une estimation erronée des performances de son avion.

Exemple de calcul

Altitude de l'aérodrome: 1500 pieds, pression QNH: 1006 hPa, température: 30° C

1. Calcul de la température ISA à l'altitude de l'aérodrome:
15° C – (1,5 x 2° C) = 12° C ISA: au niveau de la mer: 15°C; baisse de 2° C par 1000 pieds d'altitude

2. Calcul de l'altitude-pression:
1500 pieds + (7.25 x 28 pieds) = 1703 pieds; différence entre la pression actuelle QNH et la pression normale x 28 pieds (en l'occurrence: 1013.25hPa - 1006hPa = 7.25hPa)

3. Calcul de l'altitude-densité:
1703 pieds + (18 x 120 pieds) = 3863 pieds; différence entre la température actuelle et la température normale ISA x 120 pieds (en l'occurrence: 30° C - 12° C = 18° C)
 

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