Pitch-Power-Performance
L'assiette et la puissance donnent l'airspeed, la vitesse verticale, l'altitude, l'attitude et les tendances, pour un modèle d'avion aux hypothèses indiquées.
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Réglez une assiette et une position de manette des gaz et observez ce que fait l'avion : l'airspeed, la vitesse verticale, l'altitude et leur tendance. Assiette plus puissance égale performances : la même assiette vole en palier avec une certaine puissance, monte avec plus et descend avec moins ; la même puissance donne une descente rapide nez bas et une montée lente nez haut. Les résultats indiquent où l'avion se stabilisera si vous gardez vos réglages. Levez trop le nez pour la puissance affichée et l'airspeed diminue jusqu'à ce que l'aile atteigne son angle of attack critique : le modèle s'arrête au stall.
Les courbes montrent pourquoi. La courbe ambre est la puissance nécessaire pour voler en palier à chaque airspeed ; la ligne cyan est la puissance que donne cette position de manette (en pointillés : plein gaz). Là où le cyan est au-dessus de l'ambre, la différence est la montée possible à cette vitesse ; là où il est en dessous, vous descendez. La bande violette est sous la L/D max - la vitesse de traînée minimale, environ 74 KIAS ici, sous laquelle les manuels de la FAA placent le second régime (region of reversed command), où il faut plus de puissance pour voler plus lentement. La bande corail est là où CE modèle, à cette position de manette, n'a pas de stabilité en vitesse. Avec une hélice à pas fixe, ces deux limites ne correspondent pas à la même vitesse ; les deux sont affichées.
L'assiette pour la vitesse, la puissance pour l'altitude - ou l'inverse ? Les manuels donnent les deux, chacun à sa place. En palier, l'Instrument Flying Handbook fait de l'altimeter l'instrument primaire pour l'assiette et de l'airspeed indicator l'instrument primaire pour la puissance ; en montée à airspeed constante, l'airspeed indicator est primaire pour l'assiette ; l'Airplane Flying Handbook juge l'adage incomplet - assiette plus puissance gouvernent l'état d'énergie - et dit que sous la L/D max l'assiette commande plus efficacement l'airspeed et la puissance la trajectoire. Démonstrations fait jouer chaque énoncé sur le modèle ; Objectifs d'exercice vous demande de voler des montées, des descentes, des mises en palier et du vol lent dans les tolérances de la qualification de vol aux instruments (airspeed ±10 kt, altitude ±100 ft).
Hypothèse et limites - un modèle explicite et simplifié d'un seul avion : le Cessna 172S de son Information Manual (POH/AFM Rev. 5), à 2550 lb, volets rentrés, en atmosphère standard, sans vent, ailes à plat et en vol coordonné, du niveau de la mer à 12,000 ft (la plage des tables du POH). Une masse ponctuelle : traînée CD = 0.0338 + 0.0517 CL² (ajustée sur les 37 cases à température standard de la table de croisière du POH avec un rendement d'hélice de 0.80 ; à 1.1 kt près de chaque case), traction plein gaz 630 lbf − 2.24 lbf par nœud de true airspeed multipliée par la perte de puissance 1.132 σ − 0.132 (ajustée sur la table de montée et la vitesse maximale du POH ; taux de montée à 30 fpm près), pente de la courbe de portance 0.0865 par degré avec un CLmax de 1.54 tiré de la stall speed volets rentrés du POH et un angle of attack critique de 16° (une valeur du modèle), l'attitude indicator calé en palier à 105 KIAS ; sous 10 % de puissance, une traînée d'hélice en moulinet ajustée sur le plané du POH. L'assiette que vous réglez est tenue exactement et atteinte à 4° par seconde ; le moteur suit la manette en une seconde environ ; le VSI a un retard (2.5 s). Le trim indique seulement dans quel sens vous pousseriez. Non modélisés : volets, autres masses, température et vent, couple et effet P, efforts aux commandes, turbulence. Au-dessus de 12,000 ft, le modèle extrapolerait (son plafond à 100 fpm se situe vers 15,600 ft contre 14,000 ft pour le POH), les altitudes sont donc limitées à 12,000 ft. Les objectifs, tolérances et notations sont des conventions de la plateforme. Un modèle pédagogique, pas un simulateur certifié : utilisez le POH de l'avion que vous pilotez.
Données avion : Cessna Model 172S Information Manual 172SIM incorporant le POH/AFM Revision 5 (19 juillet 2004, P/N 172SPHUS05), numéros de série 172S8001 et suivants - Figure 5-8 Cruise Performance (polaire de traînée), Figure 5-7 Time, Fuel and Distance to Climb et la vitesse maximale au niveau de la mer des Performance Specifications (traction plein gaz de l'hélice à pas fixe ; les vitesses y sont celles d'un avion avec carénages de roues, environ 2 kt plus rapide), Figure 5-1 Airspeed Calibration (indicated airspeed) prolongée jusqu'au point de stall de la Figure 5-3, la stall speed volets rentrés de la p. ii (CLmax), Figure 1-1 (surface alaire 174 sq ft, envergure 36 ft 1 in), Figure 3-1 Maximum Glide (68 KIAS, lu sur le graphique comme 8.85 pour 1, pour la traînée de l'hélice en moulinet), Figure 2-2 (les arcs de l'airspeed indicator). Vérifications par des voies que les ajustements n'utilisent pas : les 74 cases de la table de croisière à 20 °C sous et au-dessus du standard (rms 0.65 kt) ; les lignes plein gaz de la table de croisière comparées à la perte de puissance (à 2 points près) ; la spécification de croisière à 75 % à 8,500 ft (124 kt) ; les vitesses de meilleur taux et de meilleur angle de montée de la p. 4-5 (taux à 74 / 72 KIAS à 2 % près du meilleur du modèle ; meilleur angle vers 62 KIAS) ; la meilleure vitesse de plané moteur réduit à 10 % près de 68 KIAS.
Règles de vol : FAA Airplane Flying Handbook FAA-H-8083-3C chapitre 4 "Energy Management" (la manette des gaz comme commande de l'énergie totale, la profondeur comme commande de la répartition de l'énergie, "pitch plus power controls energy state", les trois règles de gestion de l'énergie, les courbes de puissance nécessaire et disponible, Figure 4-4) et chapitre 5 p. 5-9 (sous la L/D max, "pitch becomes a more effective control of airspeed ... and power is an effective control of the path" ; instabilité en vitesse) ; FAA Instrument Flying Handbook FAA-H-8083-15B chapitre 4 pp. 4-7 à 4-9 (courbes de traction et de puissance nécessaire, rendement d'hélice de 80 à 88 pour cent, le second régime aux vitesses inférieures au point de traînée minimale, L/D max, "for most general aviation aircraft, this region is very small and is below normal approach speeds"), chapitre 6 p. 6-5 (calage de l'attitude indicator, corrections d'assiette) et chapitre 7 pp. 7-10 à 7-17 (changements d'airspeed en palier, montées et descentes à airspeed constante et à taux constant, anticipation des mises en palier). Les textes de la FAA placent la limite du second régime à la vitesse de traînée minimale ; à puissance constante, le minimum de la courbe de puissance est plus bas (environ 50 KIAS ici), et à position de manette fixe ce modèle perd sa stabilité en vitesse entre les deux (au niveau de la mer, environ 60 à 69 KIAS, selon la manette). Tolérances de l'exercice : Instrument Rating ACS FAA-S-ACS-8C IR.IV.A.S1 (altitude ±100 ft, airspeed ±10 kt).
- Cessna Model 172S Information Manual 172SIM incorporating the Pilot’s Operating Handbook and FAA Approved Airplane Flight Manual, Revision 5 (19 July 2004), P/N 172SPHUS05, serials 172S8001 and on - the explicit aircraft model: Figure 5-8 Cruise Performance (drag polar), Figure 5-7 Time, Fuel and Distance to Climb and the Performance Specifications p. ii (full-throttle thrust, maximum speed, 75 % cruise check), Figure 5-1 Airspeed Calibration, Figure 5-3 and p. ii stall speeds (maximum lift), Figure 1-1 wing area and span, Figure 3-1 Maximum Glide, Figure 2-2 airspeed indicator markings, p. 2-5 engine limits, p. 4-5 climb and approach speeds - aircraft data, Model 172S only
- FAA Airplane Flying Handbook, FAA-H-8083-3C (2021, with its MOSAIC addendum of 20 October 2025), chapter 4 "Energy Management: Mastering Altitude and Airspeed Control" (the throttle and elevator as energy controls, "pitch plus power controls energy state", the three rules of energy control, the power required and available curves, Figure 4-4) and chapter 5 p. 5-9 (flight below L/D max: pitch the more effective control of airspeed, power of the path; speed instability)
- FAA Instrument Flying Handbook, FAA-H-8083-15B (current on faa.gov with its Errata and Addenda A and B, read 17 October 2026), chapter 4 pp. 4-7 to 4-9 (thrust and power required, propeller efficiency 80 to 88 percent, regions of normal and reversed command, speed stability), chapter 6 pp. 6-5 to 6-8 (attitude indicator alignment, pitch and power instruments), chapter 7 pp. 7-10 to 7-17 (airspeed changes in level flight, constant-airspeed and constant-rate climbs and descents, level-off leads)
- FAA Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge, FAA-H-8083-25C (2023), chapter 8 p. 8-7 (the VSI lag of 6 to 9 seconds); U.S. Standard Atmosphere 1976 (density); Gagg-Ferrar power lapse of unsupercharged piston engines (P/P0 = 1.132 sigma - 0.132, a standard engineering model, checked against the POH cruise table)
- Instrument Rating Airman Certification Standards FAA-S-ACS-8C (November 2023) IR.IV.A.S1 (altitude within 100 ft, airspeed within 10 kt) - the practice tolerances
- Model choices of this tool (stated on the page): the point-mass model and its fitted values (drag polar, thrust line, windmilling drag), the model values (propeller efficiency 0.80, critical angle of attack 16 degrees, attitude indicator aligned at 105 KIAS, pitch rate 4 degrees per second, engine 1 s, VSI 2.5 s), the 12,000 ft limit, the demonstrations and their pilot, the targets, capture rule and scoring