Pourquoi les avions volent à 11 000 mètres

Parce qu’à cette hauteur l’air est assez rare pour freiner peu l’avion, et encore assez dense pour porter les ailes et alimenter les réacteurs. La plupart des moyen et long-courriers croisent entre 10 000 et 12 000 mètres, une fourchette qui résulte d’un compromis entre traînée, rendement des moteurs, météo et trafic.

Un air trois fois moins dense

À 11 000 mètres, la masse volumique de l’air tombe à environ 30 % de sa valeur au niveau de la mer. La traînée, cette résistance qui s’oppose à l’avancement, diminue d’autant à vitesse égale. Pour produire la même portance, l’avion doit aller plus vite par rapport à l’air, ce qui tombe bien : la vitesse est précisément l’intérêt d’un avion de ligne. Résultat, un biréacteur parcourt bien plus de kilomètres par tonne de kérosène en altitude qu’à 3 000 mètres, où il brûlerait son carburant à lutter contre un air épais.

Réacteurs à −56 °C

Dans l’atmosphère standard, la température baisse d’environ 6,5 °C par kilomètre jusqu’à la tropopause, vers 11 000 mètres, où elle se stabilise autour de −56 °C. Ce froid améliore le rendement des turboréacteurs : l’air froid se comprime mieux, et l’écart de température entre l’entrée du moteur et la chambre de combustion, qui fait le travail utile, se creuse. Le réacteur ne peut pas monter indéfiniment pour autant : plus haut, il ne trouve plus assez d’air pour fournir la poussée nécessaire, et l’aile manque de portance. Chaque avion a donc une altitude optimale, qui dépend surtout de sa masse du moment.

Mach 0,78 à 0,85

En croisière, la vitesse ne se pilote plus en kilomètres-heure mais en fraction de la vitesse du son, le nombre de Mach. Les avions de ligne volent entre Mach 0,78 et 0,85 : en deçà, ils perdent du temps et du rendement ; au-delà, des ondes de choc se forment sur l’aile et la traînée s’envole. Comme la vitesse du son dépend de la température, elle ne vaut plus qu’environ 1 060 km/h à −56 °C, contre 1 225 km/h au sol par 15 °C. Mach 0,80 correspond ainsi à quelque 850 km/h par rapport à l’air, auxquels s’ajoute ou se retranche le vent. Le courant-jet, qui souffle d’ouest en est à ces altitudes et dépasse souvent 150 km/h, explique qu’un Paris–New York dure nettement plus longtemps que le retour, souvent d’une heure environ.

Niveaux pairs, niveaux impairs

Les altitudes de croisière ne se comptent pas en mètres au-dessus du sol mais en pieds, sur une référence commune : tous les avions calent leur altimètre sur la même pression standard, 1013,25 hPa, ce qui donne une échelle identique pour tous même quand la pression réelle varie. Un niveau de vol se lit en centaines de pieds : le FL350 correspond à 35 000 pieds, soit environ 10 700 mètres, et les fameux 11 000 mètres tombent vers le FL360. Pour croiser en sécurité, la règle dite semi-circulaire attribue, dans la plupart des pays européens, les niveaux impairs aux routes orientées vers l’est et les niveaux pairs à celles orientées vers l’ouest. Entre le FL290 et le FL410, la séparation verticale réduite, dite RVSM, ramène l’écart entre deux avions à 1 000 pieds, environ 300 mètres. Depuis le hublot, je vois parfois passer un appareil en sens inverse à cette distance, et l’impression de vitesse est saisissante.

Au-dessus de la plupart des nuages

Croiser vers 11 000 mètres place l’avion au-dessus de l’essentiel des nuages et des précipitations, concentrés dans les couches basses et moyennes de l’atmosphère. Pas de tous : un cumulonimbus d’orage peut culminer à 12 000 mètres en Europe et dépasser 15 000 mètres sous les tropiques, raison pour laquelle les équipages le contournent au radar plutôt que de le survoler. Les turbulences se raréfient aussi, sans disparaître : la turbulence en air clair se loge justement en bordure des vents rapides d’altitude.

Montées par paliers et vols courts

Un long-courrier ne reste pas au même niveau tout le vol. Au départ, chargé de carburant, il est trop lourd pour atteindre son altitude optimale ; à mesure qu’il s’allège, celle-ci monte, et l’équipage demande aux contrôleurs aériens de grimper de 2 000 ou 4 000 pieds, par paliers. Un Boeing 787 ou un Airbus A350 termine souvent une traversée de l’Atlantique au FL400 ou au-delà. À l’inverse, un trajet de moins d’une heure n’a pas le temps de profiter de l’altitude : montée et descente occupent l’essentiel du vol, et un Paris–Lyon plafonne bien plus bas. Les avions à turbopropulseur, comme l’ATR 72, croisent entre 5 000 et 7 500 mètres, là où leurs hélices restent efficaces.

Une dernière contrainte fixe le plafond : la pressurisation. Plus l’avion monte, plus l’écart de pression entre la cabine et l’extérieur grandit, et le fuselage doit le supporter à chaque vol. L’altitude cabine reste limitée à 8 000 pieds, environ 2 400 mètres, même quand l’avion croise à plus de 12 000 mètres. Je trouve que c’est ce chiffre, plus que l’altitude affichée sur l’écran, qui se ressent dans le corps en fin de vol.