Chapitre 5 Méthodes de navigation Méthodes de navigation

Méthodes de navigation
Chapitre 5
Méthodes de navigation basées sur le calcul
de la distance rho et de l’angle theta
Nord
METHODES DE NAVIGATION
Station terrestre
Distance
Angle
Système de navigation rho-theta
GPA-745
5-1
GPA-745
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation basées sur le
calcul des distances rho-rho-rho
Méthodes de navigation basées sur
le calcul des angles theta-theta
Station terrestre
Nord
Distance
Station terrestre
Distance
Station terrestre
Station terrestre
Distance
Système de navigation rho-rho-rho
GPA-745
Angle
5-2
Station terrestre
Angle
Système de navigation theta-theta
5-3
GPA-745
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Géométrie de la terre
Axe des pôles
5-4
Sphère parfaite.
40 000 km de circonférence.
2 π R = 40 000 km -> R = 6 367 km
.
.
Trajectoire elliptique autour du Soleil –
365,25 jours
Tourne sur elle même – 24 heures
GPA-745
5-5
GPA-745
5-6
1
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Géométrie de la terre
Géométrie de la terre
Nord N
Soleil
b
Équateur
Axe
des
pôles
Sud S
•
a
Aplatissement e
= (
a-b a
)/
= 1/297
GPA-745
5-7
Méthodes de navigation
Axe des pôles
L'axe des pôles incline de 23 27’
par rapport au plan de l'écliptique
(Orbite de la terre autour du soleil)
L'axe de rotation de la terre –
0
GPA-745
5-8
Méthodes de navigation
Coordonnées géométriques
Méridiens et Parallèles
Les parallèles (Latitude)
• Le centre de la terre – centre de l’Équateur.
• Origine des parallèles – cercles de la Terre parallèles au plan
de l’ Équateur
• Déterminer chaque point dans l’axe N-S.
• 0o à 90o vers le Nord (+)
ou vers le Sud (-).
- Demi-cercle sur la terre
du N vers le S.
- 360 méridiens sur la terre vers
l’Est (+) ou l’Ouest (-)
- Angle dièdre avec l'angle du
méridien de Greenwich
(0 -> 180 (E ou O)
o
•
•
o)
- Longitudes (angles)
GPA-745
5-9
Méthodes de navigation
Coordonnées géométriques
GPA-745
5-11
GPA-745
5-10
Méthodes de navigation
Coordonnées géométriques
GPA-745
5-12
2
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Coordonnées géométriques
(Méridiens)
N
Coordonnées géométriques
(Méridiens)
S
L'anti-méridien de Greenwhich 0 = Méridien 180
0
GPA-745
0
5-13
GPA-745
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Coordonnées géométriques
(Parallèles)
Coordonnées géométriques
(Parallèles)
Latitude (L) d’
d’un point M
N
M
C
L
Équateur
S
L'angle au centre formé par chacun de ses points
avec le plan de l'équateur (origine).
GPA-745
O
Angle formé par OM avec le plan de l’équateur
Colatitude = 90 – L
o
5-15
Méthodes de navigation
GPA-745
5-16
Méthodes de navigation
Coordonnées géométriques
(Parallèles)
Position relative de 2 points
dLat
dLat = |LatB – LatA|
Exemples
GPA-745
5-14
5-17
Nord = +
Sud = -
LA = 340 N et LB = 180 N
LA = 17 S et LB = 230 N
0
GPA-745
5-18
3
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Distance sur la terre
Position relative de 2 points
dLon
dLon = |LonB – LonA|
Est = +
Ouest = -
Exemples
LonA = 0310E et LonB = 1130E dLon = 113o – 31o = 82o E
LonA = 0170E et LonB = 0760O dLon = -76o -17o = -93o = 93o O
LonA = 1530O et LonB = 1690E dLon = 169o - -153o = 322o E =38o O
GPA-745
5-19
GPA-745
Mouvements de la Terre
Lever et coucher du soleil
Correction de longitude
•
•
•
•
Ces heures dépendantes de lat et lon du lieu
Durée légale de jour : entre le lever et le coucher
Le VFR de nuit – interdit
En France: Début du jour – 30 min avant le lever
Fin du jour – 30 min après le coucher
- Pour le vol IFR: Les heures de lever et coucher du
Soleil -> Les heures dans un autre lieu
La Terre tourne (3600) en 24 heures = 150/h.
Le Soleil se couche plus tôt à l’E qu'à l’O.
Exemple 1
Le 6 mai, le Soleil se lève à Paris (002020’ E) à
4h 24 min.
À quelle heure se lève-t-il, le même jour, à Brest
(004025’ O) ?
5-21
GPA-745
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
Correction de latitude
L’orientation sur la terre
À l’Équateur :
Latitude = 0
(le jour = 12 h et la nuit = 12 h),
Latitude = max au pôle
(le jour = 6 mois et la nuit = 6 mois).
Le Printemps et l’Été (21/03 – 21/09) -> Pour un lieu plus
au N -> Le Soleil se lève plus tôt et se couche
plus tard.
L’Automne et l’Hiver (21/09 – 21/03) -> Pour un lieu plus
au N -> Le Soleil se lève plus tard et se couche
plus tôt.
21/09 et 21/03 -> Le Soleil se lève et se couche au même
moment.
GPA-745
5-20
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
GPA-745
Unités NM (Miles nautiques)
Distance =
Longueur sur un arc de grand cercle par
un angle au centre de 1 minute.
Exemple 1 Calculer la distance entre
A( 47032’ N – 0150 O ) et B( 38053’ N – 0150 O)
Solution
l = 47032’ - 38053’ = 46092’ - 38053’ = 8039’
8039’ = 480’ + 39’ = 519’ = 519 NM
5-23
5-22
Le nord vrai ou nord gé
géographique (NV)
La route vraie
Nv
A
B
Nv
B
La direction, à la surface de la Terre / Carte
Par la direction des méridiens orientés vers Nv.
GPA-745
5-24
4
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
L’orientation sur la terre
L’orientation sur la terre
Nm
magné
magnétique
La route
m
v
La route (R
(R , R )
La Terre – aimant – Pole Nord (polarité >0)
Nm Nv
Pole Sud (polarité < 0)
Rv
Rm
Lignes magnétiques ->
L'orientation par une boussole
(sélectionner l’angle à partir du Nm)
Route magnétique
(00 et 3600 dans le sens horaire)
Route
Méridiens
5-25
GPA-745
Méthodes de navigation
La dé
déclinaison magné
magnétique (Dm)
Deux pôles nord: magnétique et géographique.
N_magnétique indiqué par la boussole,
N_géographique est le lieu d’intersection des méridiens.
Les cartes indiquent le pôle géographique.
L'axe de rotation de la terre passe par le pôle géographique.
5-26
GPA-745
Méthodes de navigation
Le cap
La route - trajectoire suivie par aéronef sur la terre
Le cap est l'angle entre le nord et l'axe longitudinal de l'avion.
Le cap magnétique, s'il est mesuré par rapport au nord magnétique
Le cap géographique s'il est mesuré par rapport au nord géographique
Pas de vent – les caps confondus
L’angle de correction entre ces deux pôles est appelé Dm.
Dm – se trouve à gauche (O) ou à droite (E) du
pôle géographique
5-27
GPA-745
Méthodes de navigation
La dé
déclinaison magné
magnétique (Dm)
Cv = Cm + Dm
Nv = Nm + Dm
Exemple
En un lieu où
Pour
b)
D
Si D
m à l’Ouest du
Si D
m à l’Est du Nv
m vaut
= 1490
m
Cm =
a) C
Méthodes de navigation
m
0040
70
N
v
->
(-)
->
(+)
Cv = 142
Cv = -3
N
v
Route
Cap
Méridiens
Orientation de l’avion (Angle entre le Nord N et l’axe long)
Sans vent, le cap = la route
o
o = 357o
GPA-745
m
Cv
Cm
O -> Cv = ?
v
Le cap (C , C )
N
Rv = Rm + Dm
5-28
GPA-745
5-29
GPA-745
5-30
5
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
La déviation d’un compas (1)
d
Le cap magnétique, la déviation (1)
Cm est mesurable à bord d’un avion.
•
Masses métalliques, fixes ou en mouvement ->
L’aiguille aimantée est alignée avec la dir. Nc -> Cc
La déviation d
Méthodes de navigation
La déviation d’un compas d (2)
Cc = 1300
dans une région où Dm = 80 O -> Cv = ?
Cv = C c + Dm + d
Cv = 130o + (-8o) + 4o = 126o
Cm = Cc + d = 1340
VAR = Variation = Dm + d = -80 + 40 = -40
Cc
000
045
090
135
180
•
5-31
GPA-745
Pour l’avion qui vole à
Déclinaison (d) est négative ou positive, mais petite (0).
Minimisée grâce à :
La compensation -> Annule partiellement les effets
perturbateurs des masses métalliques de l’avion.
La régulation -> Relève les écarts résiduels et dresse le
Tableau de d aux différents caps.
d
0
+3
+4
+4
+2
Cm
000
048
094
139
182
GPA-745
5-32
Méthodes de navigation
Caps, gisements et relèvements
Cap - L’angle entre N et la ligne de référence
( 00 -> 3600 ) dans le sens horaire.
Gisement - L'angle fait par la direction d'un repère optique /
radio balise compas avec la L.R. de l'avion.
Gisement d’un avion par rapport à une station radio – compas et
à un repère terrestre -> Gisement droite / gauche.
Relèvement (azimut) - L’angle entre le N et la direction
dans laquelle se trouve un repère donné : R = C + G
GPA-745
5-33
Méthodes de navigation
GPA-745
5-34
Méthodes de navigation
Instrumentation
Instrumentation
pour les calculs de C, R et G
L’axe vertical – L.R. de l’avion
Rose des cap -> Cc de l’avion
L’aiguille -> R
GPA-745
5-35
GPA-745
5-36
6
Méthodes de navigation
Méthodes de navigation
L'effet du vent sur la vitesse propre Vp
L’orientation sur la terre (Références terrestres)
Instrumentation
Vitesse au sol = Vitesse propre +/- Vent effectif
Dans les instruments modernes, on a regroupé toutes ces informations sur
le même instrument..
GPA-745
5-37
Méthodes de navigation
GPA-745
5-38
Méthodes de navigation
La navigation à l’estime
Triangle des vitesses
L'effet du vent sur la vitesse propre Vp
C'est un moyen de navigation basé sur l'utilisation d’une montre.
Le navigateur aérien connaît son point de départ, sa vitesse et son cap.
Grâce aux écarts de temps, il pourrait trouver la distance parcourue.
Le facteur de base noté Fb est par déf. le temps nécessaire pour
parcourir 1 mille nautique. Vitesse = distance / temps, donc le temps
(minutes) = 1 milles nautiques / vitesse d'où Fb (min) = 60 / Vs (ou Vp
si le vent est nul).
Le triangle des vitesses
GPA-745
5-39
Méthodes de navigation
La radionavigation
GPA-745
5-40
Méthodes de navigation
La radionavigation (2)
(1)
L'avion par rapport à une balise station.
QDM / QDR
Trois moyens de navigation sont utilisés : ADF, VOR, DME
QDR =
Rm mesuré par une station
(Tour de contrôle / balise radio) entre le Nm et la
pos de l’avion
QDM =
Cm (sans le vent) pris par l'avion pour rejoindre la
station
GPA-745
La rose des caps
5-41
Représentation de QDM 0450
GPA-745
5-42
7