Navigation à l’estime (au cap et à la montre)

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Navigation à l’estime (au cap et à la montre)

Message  CROC le Lun 9 Déc - 11:05

Généralité
Ce type de navigation est utilisée lors des survols maritimes, par mauvaise condition météo ou sur le désert.
L'efficacité et la précision de cette navigation à l'estime dépend :
   - De la valeur du cap et de sa tenue à l'aide du compas et du directionnel.
   - Du contrôle des distances estimées à l'aide de la montre. (La notation des temps de passage est importante pour déterminer l'avance ou le retard sur le repère suivant.)
   - De la tenue du journal de bord. (Savoir à l'avance où l'on va)
   - De l'identification des repères à l'aide de la carte.
   - De la détermination de la position de l'avion.

Pour cela, le pilote doit déterminer :
   - L'orientation de son avion. C'est à dire le cap vrai (Cv) pour conserver sa route.
   - Sa vitesse par rapport au sol (Vs) pour estimer son temps de vol entre les repères et son heure d'arrivée (HEA).

Toutefois, l'effet du vent fait dériver l'avion et sa vitesse sol varie selon le cap tenu.
Ainsi, dans la navigation à l'estime ou la navigation estimée, le mouvement de l'avion est estimé par le calcul en tenant compte de son orientation, de sa vitesse et de l'effet du vent.
Le calcul permet donc d'estimer la marche de l'avion, sa position, sa vitesse et son heure d'arrivée.
Cette estimation s'effectue à l'aide du compas, de la radio (radionavigation), des astres (navigation astronomique), du radar, etc...
La navigation à l'estime procède par des mesures sur des repères quelconques du sol.

La détermination de la direction et de la vitesse que doit prendre l'avion pour atteindre un but fixé à une heure donnée, pose donc deux problèmes au pilote utilisant la navigation à l'estime :
   - Étant donné une route à suivre :
Déterminer l'orientation de l'avion et la vitesse correspondante par rapport au sol.

   - Étant donné une orientation de l'avion :
Déterminer la route suivie et la vitesse correspondante par rapport au sol.
En effet, un avion est soumis à la vitesse propre donnée par son moteur et à la vitesse du vent subi. Par rapport au sol, la vitesse de l'avion sera donc la résultante de la vitesse propre et de la vitesse du vent.
La vitesse propre ou relative, légèrement modifié, est donc la vitesse indiquée par l'anémomètre (indicator air speed (IAS) : indicateur de vitesse par rapport à l'air).
Toutefois, la vitesse propre (Vtas) donnée par l'anémomètre ou le badin, sauf erreur instrumentale, n'est exact qu'à basse altitude. En effet, plus on monte, plus la pression décroit et plus la vitesse indiquée (Vias) par le badin diminue.

Ainsi, près du sol : Vias = Vtas et en altitude Vias < Vtas.

La vitesse du vent qui occasionne le déplacement de la masse d'air où évolue l'avion, n'affecte que la vitesse sol ou la vitesse absolue de l'avion. Or, pour naviguer, c'est cette vitesse sol qui devient intéressante.
La vitesse sol (Vs) ou la vitesse absolue est la vitesse de l'avion par rapport au sol : c'est la vitesse réelle de l'avion. Elle est la résultante de la vitesse propre (Vp) et de la vitesse du vent (Vw).
La vitesse du vent (Vw) s'exprime en k/h, en kt ou m/s. On passe, en pratique, des kt en k/h en multipliant par 2 et des m/s en k/h en multipliant par 3,6. Le vent se mesure aussi en direction (Tw), direction de 0 à 360° d'où il vient.
Aussi, la navigation est donc avant tout une histoire de vent, et cette vitesse sol doit être obligatoirement calculée.


A noter, néanmoins, qu'au-dessous de 5 km de visibilité, il est souhaitable de contrôler l'estime par des aides-radio comme le VOR ou le radiocompas pour les longs parcours.

Exemple
Un Bf 109 volant à 500 Km indiqué par son badin à 5000m, doit parcourir la distance entre Dunkerque et Londre
Le vent est de 10 kt en venant du 360° (Nord)

Nous pouvons appliquer deux méthodes :
Méthode direct
La distance direct entre Dunkerque et Londre est de 178,83 km arrondie à 180 Km de direction 288°
Il faut, sans vent, 16 min et 16 secondes

Or avec le vent il va falloir faire un calcul mathématique, notre vitesse de 664 km/h par rapport au sol (Vsol) sur cap 288° peut se décomposé en 2 Vitesses Nord et Ouest

VsolN=cos(72°)*Vsol = 199 km/h
VsolO=sin(72°)*Vsol = 613 km/h

Or avec un vent venant du nord, VsolN diminue de 20 km/h (10kt = 20km/h), ce qui rend notre trajectoire différente
tan(X)= VsolO/VsolN = 613/219 = 2.80
X = 74° <=> on dérive de 2° vers le sud
Il faudra dont prendre un CAP de  290° pour corrigé cette dérive.
De plus le vent nous pousse vers le sud et nous montons vers le nord, donc il nous ralenti,
notre vitesse sol avec vent devient 639km/h, ce qui nous donne un temps de 16min et 55s, soit un gain de 39 secondes


Méthode avec plusieurs point de repère
La distance entre Dunkerque et Douvre est de 70 km de direction 275°
Il faut, sans vent, 6 min et 20 secondes
de même que précédemment :
nous devons prendre un cap de 277°, notre vitesse sol est de 643 km/h et il nous faut 6min 32s
soit un gain de 12 secondes

La distance entre Douvre et Londre est de 107 Km, arrondie à 110 km de direction 295°
Il faut, sans vent, 9 min et 56 secondes
nous devons prendre un cap de 297°, notre vitesse sol est de 636 km/h et il nous faut 10min 22s
soit un gain de 26 secondes


Exemple pour IL2:

Dans le monde aéro nous utilisons une règle simple :
Vsol = Vindiquée + FL (niveau de vol)/2.
Malheureusement, ce calcul fonctionne avec des unités qui ne sont pas les notres dans IL2, des Nœuds et des Pieds.

Après diverses expé, j’ai pu trouver une façon, certes approximative mais rapide, de convertir notre vitesse lue en vitesse sol en utilisant des km/h pour la vitesse et des mètres pour l’altitude.

Vsol = Vi + 3x (les 2 premiers chiffres de l’altitude).

Par exemple : V lue : 400 km/h. Altitude 3000m.
V sol = 400 + (3x30) = 490 km/h. Le résultat exact étant 505 km/h.

Pour calculer le temps de parcours de la branche considérée, on sait que un carreau IL2 de 10 km est parcouru :

- A 300 km/h, en 2min
- A 400 km/h, en 1min 30
- Au-delà de 500km/h, environ 1min (en réalité 1min et 12s mais bon, faut rester simple).

Ensuite, il suffit, en fonction de notre vitesse sol calculée et de la distance de la branche, de calculer le temps nécessaire.

Dans l’urgence de la préparation ou du vol, il est mal aisé d’effectuer ce calcul rapidement. C’est pourquoi il est excessivement confortable de :
- choisir une vitesse sol de référence (400 ou 500 km/h) à atteindre.
- de calculer la Vitesse indiquée à afficher dans l’avion.

Exemple :
Pour me faciliter les calculs, je choisis une vitesse sol de 500 km/h  qui permet de parcourir 1 carreau en 1min environ.. 500 km/h de Vsol est adaptée au 109 et 190 en altitude, en basse, on choisira plutôt 400 (1 min 30 par carreau)
Je vais voler à 4000m.
Il va falloir que j’affiche une vitesse indiquée, lue dans l’avion, de 500 – (3x40) = 380 km/h.

Pour ma nav, j’ai différentes branches avec des points tournants ainsi que des caps et des distances différents. J’effectue mon calcul de temps pour chaque branche en fonction du nombre de carreaux, j’y associe l’heure de décollage en rajoutant environ 1 min de plus pour la montée et le tour est joué. En vol, j’affiche la vitesse indiquée calculée et je surveille ma montre et les heures de passage vertical les points tournants.

En fait, en pratiquant, on s’aperçoit que la difficulté n’est pas le respect du timing mais celui du cap, on a souvent tendance à dériver de 5 / 10 degrés sans s’en rendre compte.
C’est pourquoi, dans la mesure du possible, il faut associer des repères visuels même s’ils sont rares.


source : site des III/JG52 virtuel

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