Regardez par le hublot la prochaine fois que vous voyagez. Au-dessous, un tapis de nuages, parfois une tache de ville reconnaissable si l'air est limpide. Au-dessus, le ciel vire à un bleu presque violent, beaucoup plus sombre qu'au sol. Vous êtes à environ 10 000 à 12 000 mètres. Et cette fourchette n'est pas un hasard.
L'air raréfié, meilleur ami du moteur
À haute altitude, l'air est beaucoup moins dense qu'au niveau de la mer. On s'imagine que c'est un problème, et ça l'est en partie, mais c'est surtout une aubaine pour les réacteurs modernes.
Moins d'air signifie moins de résistance aérodynamique, ce qu'on appelle la traînée. Un avion de ligne qui navigue à 10 600 mètres consomme nettement moins de carburant qu'un même appareil volant à 5 000 mètres à la même vitesse indiquée, parce que la masse volumique de l'air qu'il doit traverser est environ deux fois moindre. Sur un long-courrier, ce gain se traduit par des dizaines de tonnes de kérosène en moins par an et par avion. Pour les compagnies, c'est une variable d'ajustement aussi sérieuse que le choix du siège ou de la franchise bagage (d'ailleurs, si vous comparez les politiques de différentes compagnies, le comparateur des franchises bagages donne une idée de l'écart entre transporteurs).
Les réacteurs à double flux qui équipent les Airbus A320, Boeing 737 et tous leurs cousins long-courriers sont conçus pour fonctionner à plein rendement dans cette fenêtre de densité. En dessous de 7 000 mètres, ils tournent en dehors de leur zone d'efficacité optimale. C'est un peu comme un moteur diesel taillé pour l'autoroute qu'on forcerait à rouler en ville à 30 km/h en permanence.
Le plafond qui n'existe pas sur les brochures
Monter plus haut serait donc encore mieux, non ? En théorie, l'air encore plus raréfié à 15 000 mètres réduirait davantage la traînée. Sauf qu'à cette altitude, la pression de l'air extérieur devient tellement faible que les réacteurs n'arrivent plus à comprimer suffisamment d'oxygène pour brûler efficacement le kérosène. La combustion devient instable. Et les ailes, pour générer de la portance dans un air aussi ténu, devraient voler à des vitesses tellement proches de la vitesse du son que la marge de sécurité entre « trop lent » (décrochage) et « trop rapide » (effets de compressibilité) se réduirait à quelques dizaines de kilomètres-heure.
Les pilotes appellent cela le « coffin corner », le coin du cercueil. À trop haute altitude, la fenêtre de vitesse sûre se referme jusqu'à devenir théoriquement nulle.
Le Concorde volait à Mach 2 vers 18 000 mètres, mais il était conçu pour ça de bout en bout, avec une cellule, des moteurs et une pressurisation entièrement repensés. Pour un A350 ou un 787, tenter le même exercice reviendrait à rouler un tracteur agricole sur une piste de Formule 1.
Ce que la pressurisation change (et ce qu'elle ne change pas)
La cabine dans laquelle vous voyagez n'est pas pressurisée à la pression du sol. Elle l'est à l'équivalent d'une altitude comprise entre 1 800 et 2 400 mètres, selon l'avion. Les appareils en composite comme le Boeing 787 Dreamliner permettent une cabine équivalente à 1 800 mètres, ce qui se ressent physiquement, moins de fatigue, moins de nez bouché à l'atterrissage.
Cette pressurisation partielle est un compromis. Maintenir la pression exacte du niveau de la mer à 11 000 mètres d'altitude créerait une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur tellement énorme que le fuselage devrait être considérablement plus épais et plus lourd. Le calcul économique ne tient plus. On pressurise donc à une altitude simulée acceptable pour la physiologie humaine, sans trop charger la structure.
C'est la même logique qui explique pourquoi vos oreilles réagissent à la descente, la pression remonte et la trompe d'Eustache doit s'adapter. Si ce point vous intéresse, l'article sur pourquoi vos oreilles font mal en avion détaille le mécanisme.
Les routes aériennes ne sont pas toutes à la même altitude
Un détail que peu de passagers remarquent : l'altitude de croisière varie selon la direction de vol, pas seulement selon l'avion ou la compagnie. Les règles de séparation verticale imposent des niveaux de vol impairs vers l'est et pairs vers l'ouest (en Europe et en Amérique du Nord, du moins). Un vol Paris-New York naviguera à un niveau différent du vol New York-Paris, même sur la même route.
| Direction générale | Niveaux de vol typiques (FL) |
|---|---|
| Est (0° à 179°) | FL 310, 330, 350, 370, 390 |
| Ouest (180° à 359°) | FL 320, 340, 360, 380, 400 |
Ces niveaux de vol correspondent à des altitudes en centaines de pieds (FL350 = 35 000 pieds, soit environ 10 650 mètres). L'écart minimal entre deux avions sur des routes parallèles est de 300 mètres depuis que le système RVSM (Reduced Vertical Separation Minima) a été généralisé dans les années 2000, contre 600 mètres auparavant. Ce doublement de la capacité verticale a permis de placer bien plus d'avions dans les mêmes couloirs, ce qui a probablement contribué à rendre les billets moins chers, même si attribuer une cause unique à la baisse des tarifs aériens est un exercice qui mène rarement quelque part.
Une altitude choisie vol par vol
En pratique, les pilotes et le dispatching ne choisissent pas un niveau de vol fixe par type d'appareil. Ils calculent l'altitude optimale en fonction du poids au décollage, des vents en altitude (les courants-jets peuvent ajouter ou retrancher 100 km/h à la vitesse sol), et de la durée du vol.
Un avion très chargé au départ (plein de passagers, de bagages en soute, de carburant pour un long trajet) ne peut pas monter aussi haut qu'un avion léger. Il monte en début de vol à FL320, puis demande à monter à FL360 deux heures plus tard, une fois qu'il a brûlé assez de carburant pour alléger sa masse et améliorer ses performances. On appelle ça le « step climb », et c'est une demande que les pilotes adressent au contrôle aérien en route, comme on changerait de file sur l'autoroute, si l'autoroute était en trois dimensions et que chaque changement de voie demandait une autorisation radio.
Ce qui arrive à bord entre le décollage et l'atterrissage reste largement invisible depuis le siège. Mais derrière chaque vol, il y a des calculs d'une précision prosaïque sur le carburant, le poids des bagages en soute et la météo en altitude. Si vous voulez comprendre ce que représente votre bagage dans cette équation, le guide du bagage en soute donne quelques repères utiles.
