Aéroports de Paris

Direction des Opérations Aériennes

Service Etudes Circulation Aérienne

Aéroports Charles de Gaulle

et Le Bourget

Présentation illustrée

des flux de trajectoires.

DOCUMENT D'INFORMATION

NE PAS UTILISER EN EXPLOITATION

SEPTEMBRE 1998

AVERTISSEMENT

Le projet de charte de qualité de l'environnement sonore de l'aéroport de Paris Charles de Gaulle, élaboré au sein de la Commission Consultative de l'Environnement de Roissy prévoit (Paragraphe 4-A-2 page 9) qu' A.D.P. diffusera une " présentation illustrée des flux de trajectoires, informations sur les trajectoires réelles et leur dispersion.... ".

Ce document a été conçu dans ce but. Il s'agit d'un prototype élaboré au cours de l'été 1998 à partir des données enregistrées de deux journées significatives de l'année 1997.

En fonction des remarques et commentaires de la Commission Consultative de l'Environnement, sa présentation et sa conception seront revues afin d'élaborer la version de référence qui utilisera les données enregistrées de deux journées significatives de l'année 1998.

Aéroports Charles de Gaulle et Le Bourget

Présentation illustrée des flux de trajectoires

Présentation générale

Ce document a été élaboré à partir d'enregistrements radar conservés par les services d'Aéroports de Paris et concernant les journées du 20 juin 1997 (face à l'Ouest) et du 6 juin 1997 (face à l'Est). Ces deux journées caractéristiques du trafic 1997 ont représenté pour la plate-forme de CDG respectivement 1192 mouvements (597 départs et 595 arrivées) et 1203 mouvements (608 départs et 595 arrivées), sachant que la pointe absolue à CDG en 1997 a été de 1290 mouvements le 1er septembre.

E a été constitué à l'aide d'un outil de revisualisation de la trajectographie radar, avec report manuel des enveloppes des trajectoires enregistrées, sur le Système d'information Géographique dont disposent les services de la Circulation Aérienne d'Aéroports de Paris.

Il n'est pas conçu comme un document contractuel mais comme un document à but pédagogique donnant un aperçu de la réalité quotidienne de la circulation aérienne en région parisienne.

Il permet

1. D'illustrer le fait que les avions ne suivent pas des itinéraires figés par rapport au sol, mais qu'au contraire, pour répondre aux impératifs de sécurité et de fluidité du trafic, ils évoluent dans un volume très étendu aux abords des installations terminales.

2. de montrer approximativement quelles zones de la région parisienne sont survolées à basse, à moyenne ou à haute altitude par des avions en provenance ou à destination de CDG et du Bourget.

Le principe de cette technique ne peut offrir une représentation complète de la dynamique et de la réalité du trafic aérien. En effet, la circulation aérienne s'effectuant dans quatre dimensions, dont le temps, toute représentation figée en deux dimensions altère la perception de la réalité. L'avantage qu'offre la méthode proposée est de présenter une vision schématique de la situation, assez facile à interpréter.

Principes d'élaboration des cartes jointes

Tranches d'altitudes

Par observation de l'enregistrement radar d'une journée il est possible de sélectionner les trajectoires des avions qui ont transité entre telle et telle altitude, et d'en obtenir la projection au sol. Dans le cas des cartes jointes, les tranches d'altitudes suivantes ont été choisies

en-dessous de 3000 pieds (environ 900m d'altitude-pression¹)

entre 3000 et 6000 pieds (entre 900m et 1800m)

entre 6000 et 9000 pieds (entre 1800m et 2700m) au-dessus de 9000 pieds (au-dessus de 2700m)

Régions survolées

Les régions survolées par des avions sont déterminées en traçant, pour chaque tranche d'altitudes étudiée, l'enveloppe des enregistrements radar disponibles. Les enveloppes correspondant aux quatre tranches ont été tracées. Elles sont imbriquées les unes dans les autres (à un endroit où certains avions survolent à 2000 pieds, d'autres sont déjà au-delà de 6000), et la lecture qu'il faut en faire est la suivante

La zone jaune est celle pour laquelle ont été observés des avions à des altitudes comprises entre 0 et 3000 pieds (0-900m).

Dans la région verte, il n'y a pas eu d'avions observés en-dessous de 3000 pieds (900 m).

3 000 pieds (900 m) est donc l'altitude plancher de cette région et 6000 pieds (1 800 m) le plafond.

Dans la région bleue, il n'y a pas eu d'avions observés en-dessous de 6000 pieds (environ 1 800m). Les avions évoluent entre 6000 et 9000 pieds (1 800 et 2700 m).

Dans la région rosée, tous les avions sont passés au-dessus de 9000 pieds (environ 2700m).

L'arrêté du 20 janvier 1948 interdit le survol de Paris au-dessous de 2000 mètres d'altitude. Aussi lorsqu'un flux de trafic, compris entre 1800 et 2700 mètres (zone bleue), empiète sur cette ville, l'altitude minimale de vol des aéronefs passant au-dessus de la capitale est supérieure à 2000 mètres (zone verdâtre - bleu et orange mélangés). Afin de s'assurer du respect de cette règle, un dispositif spécial de surveillance et de contrôle a été mis en place.

Ces contours ont été tracés manuellement, avec une certaine inexactitude inhérente aux limites techniques du logiciel de dessin utilisé. La morphologie du trafic aérien variant légèrement d'une journée à l'autre les enseignements de cette étude ont surtout une valeur d'illustration ponctuelle dont la représentativité décroît à mesure que l'on se rapproche des limites extérieures des zones dessinées.

^{1L'altitude-pression est l'altitude lue sur un altimètre lorsque celui-ci est à un calage de 1013hPa. Lorsque la pression atmosphérique au niveau de la mer est de 1013hPa, l'altitude-pression correspond exactement à l'altitude au-dessus de la mer. Dans tous les cas, en région parisienne, l'altitude-pression ne doit pas être confondue avec la hauteur par rapport au sol. Par la suite. lorsque l'on parlera d'altitude, il s'agira toujours d'altitude-pression.

Chaque flèche indiquée sur la carte correspond à un flux majeur de départs. Il en existe trois vers le Nord et vers le Sud, deux vers l'Est et vers l'Ouest.
Les caractéristiques d'une journée type

Une journée type est une journée au cours de laquelle le trafic s'est écoulé normalement, selon les procédures habituelles; c'est une journée normale du point de vue de la circulation aérienne. Les procédures de départ et d'arrivée étant différentes selon que le terrain considéré est en configuration² face à l'Est ou en configuration face à l'Ouest, il est nécessaire d'utiliser une journée type par configuration.
Des vendredis du mois de juin ont été choisis pour les raisons suivantes

· Les températures sont en général plutôt élevées. Lorsqu'il fait chaud, les avions montent moins rapidement que lorsqu'il fait froid. ]Ils font donc plus de bruit au sol.
· Le mois de juin correspond à une période où le trafic d'affaires est encore très actif, mais où également le nombre de départs en vacances est relativement élevé. Par conséquent, les avions sont plutôt chargés, de passagers et de bagages. Les avions ont donc tendance, là encore, à monter moins vite que l'hiver.
· Le vendredi est un jour de fort trafic.

Conclusion : chaque journée type choisie peut être considérée comme faisant partie de celles de l'année considérée qui ont probablement généré, pour les communautés survolées, le plus de nuisances sonores.
Exploitation des cartes jointes
Chacune des cartes ci-jointes représente la morphologie du trafic au départ ou à l'arrivée d'une seule des deux plates-formes du Nord de Paris. Les départs et les arrivées ont été séparés pour chacun des deux terrains pour des raisons de clarté de lecture. Il conviendrait de superposer quatre cartes dans chaque configuration (avions au départ + avions à l'arrivée, à la fois pour CDG et pour Le Bourget) pour tenir compte de la totalité du trafic de Charles de Gaulle et du Bourget.

Avertissement : ces cartes ne tiennent pas compte du trafic généré par les autres terrains de la région parisienne, en particulier par Orly. Par ailleurs le trafic d'aviation en configuration de vol à vue n'apparaît pas. Il est cependant à l'origine d'une partie des nuisances phoniques décelées en région parisienne.
^{2On appelle configuration d'un terrain le mode opérationnel dicté par les conditions de vent : en configuration face à l'Est (cas de vent orienté plutôt à l'Est), les avions décollent et atterrissent face à l'Est. Inversement en configuration face à l'Ouest.
Ces cartes ne représentent pas une moyenne statistique du trafic aérien utilisant les plates formes du Nord de Paris mais une illustration du déroulement de celui-ci sur les 24 heures d'une journée de juin 1997. En particulier, chacune de ces cartes n'est pas exactement superposable à son équivalente pour la journée du lendemain, ou même son équivalente pour le vendredi suivant. Elle permet néanmoins d'appréhender les flux au niveau macroscopique.
Les cartes ne comportent aucune indication quant au nombre de vols transitant par chacune des zones de couleur. Celles-ci représentent des enveloppes géographiques. Qu'il y ait peu, ou beaucoup de vols détectés dans une zone, elle sera représentée de la même façon³.
Remarques générales sur la dispersion aux abords des aérodromes

Quelle que soit celle des huit cartes que l'on examine, on constate que les vols ne suivent pas exactement les routes théoriques publiées tant pour les départs que pour les arrivées. En effet, la conjonction d'un fort trafic et de la mission prioritaire d'écoulement de celui-ci en toute sécurité, conduit les contrôleurs d'approche à séparer les trajectoires les unes des autres bien en amont des conflits potentiels. Ceci se traduit par une large répartition horizontale des avions qui s'apparente à un phénomène de "nappage".

Pour le trafic au départ :

Pour des raisons liées à la fois à l'aérodynamisme et aux règles d'exploitation des compagnies aériennes, deux avions évoluant à des vitesses différentes ont des rayons de virage différents. Or la vitesse de montée varie très largement d'un avion à l'autre. Par conséquent deux avions entamant un virage au même point et dans des conditions de confort identiques pour les passagers pourront aboutir à la fin du virage sur des trajectoires séparées latéralement de plusieurs kilomètres.
Dans le but de libérer l'axe des pistes et donc d'éviter les rattrapages entre avions (une des préoccupations essentielles du contrôle aérien), les contrôleurs ordonnent le plus souvent aux pilotes de tourner (pour poursuivre sur leur route de départ) dès que ceux-ci ont franchi une certaine altitude (typiquement 6000 pieds soit 1800m d'altitude-pression). Or les avions n'ont pas tous, et de loin, les mêmes taux de montée⁴ . Dans ces conditions, tous les appareils ne se mettent pas en virage au même point géographique; il y a, de ce fait, une dispersion naturelle des trajectoires. Il est à noter que la règle de mise en virage énoncée (début du virage sans nécessairement attendre que l'avion ait parcouru une distance donnée par rapport à la piste) permet aux avions de monter globalement plus vite⁵ donc de gêner moins les riverains.

^{3Nota Il existe d'autres techniques permettant de comptabiliser, précisément, pour une journée type, les vols ayant transité par un volume d'espace particulier en région parisienne.
4Alors que certains avions moyen courrier peuvent afficher des pentes de montée de l'ordre de 15%, les gros porteurs qui montent le moins vite peuvent être limités à des pentes d'environ 5%.

^{5En effet, lorsqu'il y a rattrapage sur une trajectoire de décollage, c'est le plus souvent en contraignant maintient les conditions de sécurité.}Pour le trafic à l'arrivée

La dispersion est plus prononcée à l'arrivée qu'au départ, car si les causes de dispersion liées aux performances intrinsèques des avions valent aussi bien pour les départs que pour les arrivées, il en est une spécifique au trafic à l'arrivée : celui-ci est naturellement en convergence.
L'espace terminal d'approche peut être représenté mentalement en forme d'entonnoir dans lequel les avions passent successivement par la partie évasée puis par la partie effilée, avant d'aboutir au point de sortie qu'est la piste. La partie effilée est la trajectoire d'approche finale (ou simplement:finale). Elle est définie électroniquement par un plan incliné (appelé slide slope en ang lais) et par l'axe de la piste (appelé localizer en anglais). La partie évasée, située aux abords du point d'interception de la finale est la zone terminale de guidage radar
Lorsque le trafic s'intensifie, le contrôleur est amené à utiliser largement la zone de guidage radar afin de faire respecter les séparations minimales entre aéronefs ( 3 milles nautiques horizontalement, soit environ 5 Km, et 1 000 pieds verticalement, soit environ 300 Cette exploitation extensive de l'espace aérien est synonyme là encore d'une dispersion significative des trajectoires d'avions.

6 Le guidage radar en zone terminale est l'action du contrôleur qui consiste à modifier les trajectoires et les vitesses des avions en approche, de sorte que ceux-ci se présentent régulièrement espacés au point d'interception de la finale. L'augmentation de la demande en ressource aéroportuaire a accentué le besoin d'un guidage radar aussi fin que possible.

Conclusions que l'on peut tirer de cette représentation imagée

Vers le Nord, les avions ont tendance à rester plus bas que dans les autres directions
Deux explications à cela :

L'abondance de vols longs courriers transatlantiques qui ont de mauvaises performances de montée comme on l'a expliqué

Les vols sont limités en montée initiale vers le Nord au niveau 100 parce que le trafic à l'arrivée en provenance du Nord et du Sud-Ouest circule entre le point MERUE (en rouge sur la carte) et la balise de Creil (notée CRL) au niveau 110 . Ce trafic à destination de CDG doit rester au-dessus des départs vers le Nord, et la séparation verticale minimale requise est de 1000 pieds. Par conséquent les avions partant vers le Nord sont souvent maintenus en deçà de ce que leurs performances leur permettraient en montée initiale.

Dans chacune des directions correspondant aux routes de départ publiées, les vols ne suivent pas exactement la route théorique. Au contraire il y a une évidente dispersion statistique, qui se produit chaque jour.

Explications :

Les avions n'ont pas tous les mêmes vitesses de montée (ni de croisière d'ailleurs), donc pas tous les mêmes rayons de virage. Deux avions entamant un virage au même point, dans des conditions de confort identiques pour les passagers, aboutiront à la fin de celui-ci sur des trajectoires pouvant être séparées de plusieurs kilomètres. Les amateurs d'aviation connaissent tous ce phénomène.
Les avions n'ont pas tous les mêmes performances de montée; loin s'en faut. Dans le but de libérer l'axe des pistes et donc d'éviter les rattrapages entre avions (se rappeler ici que la mission essentielle du contrôleur aérien est d'assurer la sécurité des vols, c'est-à-dire en particulier la séparation entre les avions), le contrôleur ordonne le plus souvent aux pilotes de tourner (pour rejoindre la route de départ) une fois que celui-ci a franchi une certaine altitude (typiquement le niveau 60). U est bien évident dans ces conditions que les pilotes n'entament pas leur tournant au même point. Il y a donc, là aussi, dispersion naturelle des trajectoires. Il est nécessaire de comprendre ici que cette dispersion est bonne en soi, puisqu'elle permet aux avions de monter plus vite⁷ donc de gêner moins le riverain, et d'autre part, lorsque le trafic est éparpillé, il y a moins de travail délicat à faire pour assurer la séparation entre les aéronefs.

Quelques renvois sur la carte
1-2 : l'allure de ces deux "langues est pas identique d'un jour à l'autre. En l'occurence seul un vol est resté en-dessous du niveau 60 jusqu'à la ville de Pontoise. Un autre jour il pourrait en être tout-à-fait autrement. La "langue" légèrement au-dessus illustre la trajectoire dite "Plaine de France", celle qu'empruntent les avions les plus bruyants pour épargner au maximum les riverains.
3 : Cette excroissance correspond aux départs vers le Nord d'avions à hélices. Ils virent à droite rapidement afin de libérer aussi vite que possible l'axe de piste, donc de parer aux inévitables rattrapages par les avions à réaction. On retrouve sur la carte la différence de performances en montée entre les avions à hélices et ces derniers.
7En effet. Lorsqu'il y a des rattrapages d'avions, le contrôleur maintient les conditions de sécurité en contraignant
un des deux avions à rester à basse altitude
4-5 Nous l'expliquions plus haut; vers le Nord, les avions ont tendance à mettre plus de
temps à monter, vers leur altitude de croisière.
6 : Cette zone est le prolongement naturel de la zone 2. Les avions à performances de montée moyennes restent assez bas sur une longue distance.

7 : Ce jour-là, pour des raisons de sécurité, 2 vols (avions à hélices) sont restés à basse altitude. Il n'y a jamais qu'un nombre très réduit de vols qui transitent à cette altitude sur une
distance aussi longue. La forme de la zone 7 n'est pas représentative de ce qui se passe en moyenne, si ce n'est qu'elle illustre bien l'évitement de Paris intramuros}}}