[PDF] COURS DE PREPARATION AU BIA Le BIA est un diplô

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Vols de rêve et rêves de vol

COURS DE PREPARATION AU BIA

JACQUELINE ET LOUIS PEÑA

2021

COURS DE PREPARATION AU BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 2

SOMMAIRE GENERAL

INTRODUCTION AU COURS

ANNEXE : Programme BIA

PARTIE 1 : Météorologie et Aérologie ;

PARTIE 2 : Aérodynamique, aérostatique et principes du vol ; PARTIE 3 : Etude des aéronefs et des engins spatiaux ; PARTIE 4 : Navigation, réglementation, sécurité des vols, facteurs humains ;

PARTIE 5 :

ANNEXE : Préparation d

A noter que, dans ce cours, le texte surligné en gris est plutôt du domaine approfondissement

et le texte surligné en saumon est à connaître.

Documentation Bibliographie

Les cours du CAEA de Charles PIGAILLEM po

Les cours Mermoz

Mécanique du vol de Kermode

Introduction au pilotage

Manuel du pilote de vol à voile

Le site du CNES

Pour la météo :

Météo plein ciel de René Vaillant

Manuel du pilote de vol à voile

Fondamentaux de météorologie de Sylvie Malardel

Histoire de l'aviation de Gérard Pujol

e

Revues Icare

La règlementation

Manuel du pilote de vol à voile

La navigation

Manuel du pilote de vol à voile

Plus des recherches sur Internet : Les illustrations ont été en partie prises sur internet ; si

vous êtes l'auteur de l'une d'elles et si vous estimez que nous sommes en infraction avec la

loi sur les copyrights, veuillez s'il vous plaît nous contacter afin que nous retirions l'élément

concerné du polycopié. Si vous trouvez une erreur dans ce cours, nous apprécierions beaucoup que vous nous en fassiez part afin de faire évoluer ce cours dans l'intérêt de tous.

Jacqueline Gombert-Peña

lpena@orange.fr

COURS DE PREPARATION AU BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 3

INTRODUCTION AU COURS

Brevet Initiation Aéronautique (L'examen)

passion et raison, savoir et pratique, professionnel et amateur, civil et militaire. Son histoire ancienne et

formidable vecteur de découverte qui permet aux candidats de mettre en avant des compétences et des savoirs

Les nouveaux textes réglementaires définissant le BIA et le CAEA ont été publiés en mars 2015. Les précédents

années 1930. la tout modifier. Le BIA se passera t

toujours su partager un socle culturel commun (loisir, civil, militaire, pilote, non pilote). Il faut préserver,

développer cet atout.

QUESTIONS FREQUENTES

Quel est l'intérêt de passer le BIA?

pratiques Le BIA permet également

Fédérations Aéronautiques membres du CNFAS. Il est par ailleurs utile dans un CV pour des carrières

aéronautiques

Comment, quand et où passer le BIA ?

généralement un mercredi du mois de mai. Il est organisé sous la responsabilité de chaque académie.

L'aviation est elle dangereuse ?

même mé une technique sensationnelle et pleinement rationnelle.

COURS DE PREPARATION AU BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 4

ANNEXE : PROGRAMME BIA

1. Météorologie et aérologie

1.1 - - Composition - Pression atmosphérique - Températures - Masse volumique - Atmosphère standard - Instruments de mesure - Phénomènes énergétiques (conduction, convection, rayonnement) - Circulation générale

1.2 - et les fronts

- Isobares, anticyclones, dépressions, cols, dorsales, talweg, marais barométriques - Perturbations et fronts

1.3 - Les nuages

- Formation des nuages - Formation des brouillards etdes brumes - Description et classification - Précipitations associées

1.4 - Les vents

- Origine du vent et organisation globale - Carte des vents - Vents locaux

1.5 - Les phénomènes dangereux pour le vol

- Turbulences - Précipitations - Orages - Brumes et brouillards - Givres

2. Aérodynamique, aérostatique et principes du vol

2.1 - - notions préliminaires

- - notion de pression - Caractérisation des forces aérodynamiques : portance, traînée - Paramètres influençant les forces aérodynamiques - expressions algébriques - Etude de la polaire (incidence, finesse, décrochage, Mach) - Relation assiette - pente - incidence

2.2 - Etude du vol stabilisé

- Vol plané

Caractérisation du poids

Equilibre des forces

- Vol motorisé

Traction, propulsion

Ligne droite en palier

Virage en palier (facteur de charge, centrifugation)

Montée et descente

2.3 - : Principes généraux de sustentation

- Ballons à air chaud - Ballons gonflés au gaz

2.4 - Le vol spatial : Principes généraux de la mécanique spatiale

- Trajectoire de lancement - Mise en orbite - Vols orbital et spatial

COURS DE PREPARATION AU BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 5

3. Etude des aéronefs et des engins spatiaux

3.1 - Classification des aéronefs et des engins spatiaux

- Aérostats - Aérodynes à voilure fixe, souple et tournante - Engins aérospatiaux : lanceurs, fusées, vaisseaux - Engins spatiaux : satellites et sondes

3.2 - Les groupes motopropulseurs

- Moteurs à pistons - Propulseurs à réaction : turboréacteurs, statoréacteurs, moteurs-fusées - Turbopropulseurs et turbomoteurs - Motorisation électrique - Hélices et rotors (principe, rendement, calage, couple gyroscopique, souffle hélicoïdal)

- Contraintes liées au développement durable (réduction du bruit, optimisation énergétique)

3.3 - Structures et matériaux

- Voilure - Empennage - Fuselage - Atterrisseur

3.4 - Les commandes de vol

- Rôle : contrôle en tangage, roulis et lacet - Technologies : mécanique, hydraulique et électrique 3.5 - - Rôle et fonctionnement des instruments de communication, de pilotage, de navigation et de surveillance

4. Navigation, règlementation, sécurité des vols

4.1 - La navigation

4.1.1 - Les grands principes de navigation

Route vraie, route magnétique, cap vrai, cap magnétique, déclinaison,déviation Régimes de vol (vol à vue et vol aux instruments)

4.1.2 - Les outils de la navigation

Cartes aéronautiques (principe de représentation)

Aides à la navigation

4.2 - Règlementation aéronautique

4.2.1 - Les organisations

DGAC, EASA, OACI

Fédérations délégataires et CNFAS

Organisations professionnelles

4.2.2 -

(carnet de route, certificatde navigabilité)

Visite prévol

4.2.3 -

Zones à statuts particuliers (règlementées, interdites...) Aérodromes, infrastructures et plateformes aéronautiques

Contrôle aérien

Hauteurs de survol et règles de priorité

4.2.4 - Titres aéronautiques

Brevets, licences, qualifications

4.3 - Sécurité des vols

4.3.1. - Gestion des risques

Rôle des facteurs humains

4.3.2. - Performances humaines et limites

Hygiène de vie, stress, perceptions et illusions sensorielles, hypoxie

4.3.3. - Prise de décision

Identification des situations à risques (exemple : " objectif destination »)

COURS DE PREPARATION AU BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 6

5.

5.1 - Du mythe à la réalité

Cerf-volant

Utopie et projets (Léonard de Vinci)

Imitation de la nature et ses limites

Essor des ballons

5.2 - des précurseurs aux pionniers

Approche scientifique du vol plané

Premiers vols m

Innovations et exploits

5.3 - Les enjeux militaires

Première guerre mondiale : les techniques et les hommes

Seconde guerre mondiale ions

Développements des lanceurs, la conquête spatiale

Automatisme (interface homme /machine, drone)

5.4 -

Grandes avancées scientifiques et innovations

Le spatial et extensions de ses applications civiles (GPS, télécommunications)

Retour au sommaire général

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 7

COURS DE PREPARATION AU BIA

PARTIE 1

METEOROLOGIE et AEROLOGIE

JACQUELINE ET LOUIS PEÑA

2021

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 8

METEOROLOGIE et AEROLOGIE

Sommaire partie 1

Retour au sommaire général

Chapitre 1 : Introduction à la météorologie page 9

Chapitre 2 : Généralités

1) l'atmosphère

2) circulation générale de l'atmosphère

page 12

Chapitre 3 : La température

1) définition

2) mesure

3) variations en surface

4) variations en altitude

5) échanges de chaleur dans l'atmosphère

page 16

Chapitre 4 : La pression atmosphérique

1) mesure

2) variations

3) atmosphère standard

4) isobares

5) altimétrie

page 20

Chapitre 5 ͗ L'humiditĠ

1) saturation

2) humidité absolue et relative

3) mesure

page 25

Chapitre 6 : Vents et champs de pression

1) l'air en mouǀement

2) vent et pression atmosphérique

3) mesure du vent

4) les brises

5) situation à problèmes

page 27

Chapitre 7 : La visibilité

1) mesures au sol

2) évolution de l'humidité

3) formation de brouillard

page 34 Chapitre 8 : Les nuages et les précipitations page 37

Chapitre 9 ͗ Masses d'air - Fronts

1) définitions

2) masses d'air, fronts et systèmes nuageux

page 45

Chapitre 10 : Phénomènes dangereux page 51

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 9

Chapitre 1 : INTRODUCTION A LA METEOROLOGIE

espaces indissociables : climatologie , observation et prévision.

Historique : Les précurseurs :

Aristote ( - 385 à - 322 av.J-C ) écrit le 1er ouvrage de météorologie

Evangelista Toricelli ( 1608 - 1647 ) inǀente le baromğtre en 1643 et dĠcğle l'influence de la pression sur les

conditions météorologiques.

Le grand duc Ferdinand II de Toscane invente le thermomètre en 1640 ; Anders Celsius crĠe, en 1742, l'Ġchelle

thermométrique centésimale ; John Hadley, en 1735, Ġǀalue l'effet de la rotation de la Terre sur les ǀents.

l'obserǀatoire de Paris, organise un réseau de 24 stations météorologiques chargées de signaler les

phénomènes dangereux. En 1863, il établit la 1ère carte météorologique.

océans, ainsi que le climat qui en est issu et également la répartition des ressources en eau qui en résulte.

L'OMM comptait 193 tats et territoires Membres en 2019.

Elle a succĠdĠ ă l'Organisation météorologique internationale (OMI), qui a été fondée en 1873.

CrĠĠe en 1950, l'OMM est deǀenue en 1951 une institution des Nations Unies spĠcialisĠe dans la mĠtĠorologie

Classification des phénomènes atmosphériques :

Nuages Météores

Suspensions aqueuses Phénomènes atmosphériques perceptibles, visibles ou audibles

Liquides Solides Hydrométéores Lithométéores photométéores électrométéores

Gouttelettes Cristaux de

glace

Flocons de

neige

Précipitations

aqueuses : pluie, neige, grêle, embruns, givre

Particules solides non

aqueuses : brume sèche, fumée, soulèvement de poussière, sable phénomènes optiques: arcs-en- ciel, halos, couronne, mirages phénomènes

électriques, éclairs,

tonnerre, foudre, aurores polaires

Obserǀation de l'atmosphğre

Stations météorologiques

Le premier satellite météo, Tiros 1, a été lancé par les Américains en 1960. Les images de l'atmosphère qu'il

transmettait n'étaient pas vraiment exploitables. Mais depuis cette date, la technique a beaucoup progressé.

Appareils de mesures météorologiques

Mesure

aérologiques Radiosondages Mesures spectrales (rĠception de l'Ġnergie Ġmise)

Baromètre

Thermomètre

Hygromètre

Sonar (sondeur acoustique)

Radar (électromagnétique)

Lidar (optique)

antennes dans le domaine des ondes longues imageur ( surface sol ) et sondeurs ( spectre vertical) Stations de surface Stations aérienne Stations spatiales

Stations terrestres

Bateaux

Balises marines

Ballons

Avions

drones satellites géostationnaires ( z = 36 000 km AMSL )

USA : GOES ; Europe : EUMETSAT (METEOSAT ; METOP)

satellites héliosynchrones ( z = 850 km ) ( USA : NOAA)

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 10

Actuellement, il existe deux familles de satellites météorologiques : les défilants et les géostationnaires.

L'ensemble de ces satellites permet d'assurer une couverture complète et continue de la planète.

Pour Météo-France, c'est le Centre de météorologie spatiale (CMS) à Lannion (Côtes-d'Armor) qui reçoit, traite

et diffuse les informations des satellites météorologiques.

Satellites météorologiques opérationnels exploités au Centre de météorologie spatiale (situation en 2017)

Meteosat- infrarouge

- Europe

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 11

À partir des années 1920-1930, les stations météorologiques de mesure ont utilisé des abris de type

Stevenson, du nom de son concepteur, l'ingénieur écossais Thomas Stevenson (1818-1887). Ils accueillaient un

psychromètre, un thermographe, un hygrographe et des thermomètres mini-maxi.

Actuellement, les stations de Météo-France sont équipées d'abris miniatures ou " modèle réduit »,

comme sur les photographies ci-dessous. Les grands abris de type Stevenson sont encore utilisés par certaines

stations, mais de façon plus restreinte. et plus moderne Nous allons donc évoquer quelques données concernant la Terre.

Retour au sommaire général Retour sommaire météo

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 12

Chapitre 2 : GENERALITES

1ère

Trois points importants seront à étudier : température, pression et humidité. niveau de la surface de la Terre. Sa limite supérieure 130 km.

Sa constitution est la suivante : 78 % de diazote (N2) - 21% de dioxygène (O2) - 1 % de gaz divers (Ar, CO2, ...)

+ ozone en altitude (entre 15 et 45 km

Sa répartition verticale :

Les deux premiers gaz représentent 99 % de l'air sec.

Le pourcentage de dioxyde de carbone dépend de l'activité industrielle. Celui d'ozone au niveau de la mer est

très faible, mais devient plus important en altitude, dans la "couche d'ozone", entre 15 et 45 km.

En plus de ces composants gazeux, on trouve en suspension dans l'atmosphère, des particules diverses de

dimensions microscopiques (débris minéraux et végétaux, particules de sel marin provenant de l'évaporation des

embruns, etc.).

La présence de ces divers corpuscules est importante car la condensation de la vapeur d'eau atmosphérique

nécessite la présence de ces "supports" solides appelés "noyaux de condensation".

L'atmosphère est divisée en plusieurs couches définies selon la température, en fonction de l'altitude.

sphère.

Coupe verticale

Les séparations entre les 4 couches

s'appellent tropopause, stratopause et mésopause.

L'exosphère est la dernière couche

d'atmosphère terrestre qui se situe au-dessus de la thermosphère.

Ce sont les satellites qui évoluent en orbite

dans l'exosphère.

La thermosphère ( 200 km )

La température y croit fortement jusqu'a

La mésosphère ( 85 km )

La température y décroît fortement jusqu'à la limite de cette couche (environ 80 km)

La stratosphère ( 50 km )

Cette couche est déjà une couche de faible

densité. La température y reste constante jusqu'à environ 25 km puis croit jusqu'aux environs de 0° C autour de 40km d'altitude.

La troposphère ( 11 km )

C'est la plus basse couche. Son épaisseur varie de 7 à 15km des pôles à l'équateur.

METEOROLOGIE AEROLOGIE - BIA - J et L PEÑA - 2021 Page 13

Elle est de 11km sous nos latitudes. C'est dans cette couche que se produisent les phénomènes

météorologiques. La température diminue avec l'altitude pour descendre jusqu'à -50 / -60°C.

éorologiques que

nous traiterons.

Troposphère

La température diminue de 6,5° par 1000 m ;

On voit apparaître deux couches :

la couche turbulente 1500 m so. (au dessus)quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50

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