Stack (Attente à plusieurs altitudes) – Opérations aéronautiques

1. Introduction au stack en aviation

Un stack en aviation est une séquence verticale d’aéronefs, chacun effectuant le même circuit d’attente mais à une altitude distincte attribuée par le contrôle aérien au-dessus d’un point de report. Cette configuration est essentielle pour gérer d’importants volumes de trafic entrant, les retards dus à la météo ou les contraintes opérationnelles dans les aéroports à fort trafic. En maintenant les aéronefs dans une structure verticale et latérale précise, les contrôleurs assurent une séparation sûre, un séquencement ordonné et une absorption efficace des retards à l’arrivée.

Les stacks sont généralement centrés sur un VOR, un NDB ou un point RNAV, appelé point d’attente, et utilisent à la fois l’espace aérien vertical et latéral. Contrairement au vectoring étendu, les stacks concentrent l’attente dans une petite zone, minimisent la consommation de carburant et simplifient le séquencement, en particulier lors des périodes de pointe ou lorsque les approches ne sont pas disponibles. Ils constituent un élément clé de la gestion moderne de l’espace aérien terminal.

2. Le circuit d’attente : pierre angulaire du stack

Un circuit d’attente est une trajectoire en forme de hippodrome, centrée sur un point précis. Chaque aéronef du stack effectue ce circuit à l’altitude qui lui est assignée. Le schéma standard comprend :

• Deux segments droits (entrant et sortant)
• Deux virages à 180 degrés à taux standard reliant les segments
• Segments entrants chronométrés ou basés sur la distance (généralement 1 minute à ou sous 14 000 ft, 1,5 minute au-dessus)

Les circuits d’attente absorbent les retards, séquencent les arrivées et offrent une marge de sécurité durant la météo ou la congestion. Ils figurent sur les cartes d’approche et sont soumis à des limites de vitesse strictes, qui varient selon l’altitude, conformément à l’OACI et la FAA.

3. Le point d’attente : ancrage du stack

Le point d’attente est le lieu précis autour duquel le stack est organisé. Il est généralement défini par :

• Une station VOR, NDB ou DME
• Une intersection de radiales ou d’axes
• Un point GPS/RNAV

Ce point doit être facilement identifiable et bien situé dans un espace aérien protégé, à l’écart des routes conflictuelles ou des obstacles. L’orientation du point, la longueur des segments et le sens des virages sont précisés dans l’autorisation d’attente et sont essentiels pour l’intégrité et la sécurité du stack.

4. Séparation verticale : fondement de la sécurité du stack

La séparation verticale entre les aéronefs est obligatoire dans un stack. Les minima standards sont :

• 1 000 pieds sous le FL290 (niveau de vol 290)
• 2 000 pieds à ou au-dessus du FL290 (sauf en espace RVSM, alors 1 000 pieds jusqu’au FL410)

Les contrôleurs appliquent strictement ces séparations, ne libérant une altitude inférieure qu’une fois qu’elle a été évacuée. Le respect des altitudes est surveillé grâce au radar et aux transpondeurs, garantissant à tout moment la sécurité de l’ensemble du stack.

5. Heure EFC : prévisibilité et perte de communication

L’heure EFC (Expect Further Clearance) est un élément clé de l’autorisation d’attente. Elle indique aux pilotes quand ils peuvent s’attendre à de nouvelles instructions pour quitter l’attente. En cas de panne de communication, l’heure EFC devient l’heure autorisée pour quitter l’attente et poursuivre selon la clairance reçue. Cela assure la prévisibilité et le respect des procédures internationales en cas de perte de communication.

6. Espace aérien protégé : zone de sécurité du stack

L’espace aérien protégé autour d’un stack englobe tous les niveaux du circuit d’attente, verticalement et latéralement. Ses dimensions sont définies par l’OACI Doc 8168 et les règles nationales, en tenant compte de :

• La vitesse et les performances des aéronefs
• La précision de navigation et les tolérances des équipements
• La dérive due au vent et le rayon de virage
• La marge de franchissement des obstacles

Les contrôleurs veillent à ce que tous les aéronefs restent dans l’espace protégé de leur stack assigné, et la conception de la zone prévient tout conflit avec le trafic ou les usagers voisins.

7. Système FIFO : séquencement équitable et ordonné

Les stacks fonctionnent selon le principe du FIFO (First-In, First-Out). Les aéronefs sont séquencés dans l’ordre d’arrivée au point d’attente. Le premier arrivé reçoit l’altitude la plus basse et est autorisé en premier pour l’approche ou la suite du trajet. À chaque départ, les aéronefs au-dessus descendent au niveau disponible suivant, maintenant ainsi l’ordre et l’équité. Les exceptions ne concernent que les urgences ou les priorités ATC.

8. Gestion multi-stack et stacks liés

Dans l’espace aérien complexe ou dans les grands hubs, les contrôleurs peuvent gérer plusieurs stacks à différents points ou utiliser des stacks liés pour coordonner les retards en route et à l’arrivée. Cela répartit la demande d’attente, sépare le trafic par piste ou flux d’arrivée, et permet une gestion plus stratégique du flux. Les stacks en amont retiennent les aéronefs loin de l’aéroport, les libérant au fur et à mesure que de la place se libère dans le stack terminal.

9. Procédures ATC : émission et gestion des clairances de stack

Une autorisation standard d’attente dans un stack comprend :

1. Direction par rapport au point (ex : « Attendez au nord du VOR ABC »)
2. Nom du point d’attente
3. Radiale/axe/cap/route
4. Longueur ou durée du segment
5. Sens du virage (standard à droite, à gauche si précisé)
6. Altitude assignée
7. Heure EFC

Les contrôleurs surveillent en continu les aéronefs du stack, vérifient la conformité et n’autorisent la descente que lorsque le niveau inférieur est libre. Les systèmes radar et les outils d’automatisation modernes permettent de visualiser le stack, aidant les contrôleurs à séquencer efficacement plusieurs aéronefs et à garantir la sécurité.

10. Responsabilités du pilote dans le stack

Les pilotes affectés à un niveau de stack doivent :

• Relire et confirmer l’autorisation d’attente
• Sélectionner et identifier le point d’attente
• Déterminer et effectuer la procédure d’entrée appropriée (directe, parallèle, en goutte d’eau)
• Voler le circuit avec précision et maintenir l’altitude et la vitesse assignées
• Annoncer l’entrée et la sortie du circuit selon les besoins
• Rester attentif aux instructions ATC
• Appliquer les procédures en cas de perte de communication en utilisant l’heure EFC si nécessaire

Les systèmes avioniques modernes et RNAV/FMS aident à la précision du circuit, mais la vigilance et la communication manuelle restent essentielles.

11. Identification radar et visualisation

Les contrôleurs utilisent les radars et systèmes de surveillance pour suivre les aéronefs dans un stack, affichant les codes transpondeur, l’altitude et la position. Plusieurs aéronefs peuvent apparaître sur le même point mais sont différenciés par leur altitude. Les outils d’automatisation décalent les blocs de données et mettent en évidence l’occupation du stack, réduisant l’encombrement et aidant à la prise de décision rapide.

12. Cas d’utilisation opérationnels courants

Séquencement des arrivées dans les grands hubs

Dans des aéroports comme Heathrow, Francfort ou JFK, les stacks absorbent les arrivées excédentaires lors des périodes de pointe. Les aéronefs sont séquencés dans le stack et libérés pour l’approche selon la capacité piste.

Retards météo et fermetures de piste

En cas de météo défavorable ou de fermeture, les aéronefs entrants sont maintenus dans les stacks jusqu’à ce que les conditions permettent l’approche et l’atterrissage en toute sécurité.

Gestion des retards en amont

Les contrôleurs peuvent établir des stacks loin de l’aéroport pour retenir le trafic avant la saturation de l’espace terminal, lissant ainsi les pics d’arrivées.

Scénarios d’urgence et situations non routinières

Les stacks offrent de la flexibilité pour intégrer des remises de gaz, gérer des urgences ou des besoins particuliers—l’ATC pouvant ajuster les niveaux, la séparation ou le séquencement selon les besoins.

13. Cadre réglementaire

Les procédures de stack et de circuit d’attente sont standardisées par :

• OACI Doc 4444 (PANS-ATM) : Définit la gestion des stacks, la séparation et les procédures de contrôleur
• OACI Doc 8168 (PANS-OPS) : Précise l’espace protégé et la franchissabilité des obstacles
• FAA AIM Section 5-3-7 : Procédures d’attente et limites de vitesse spécifiques aux États-Unis
• AIP nationaux : Variations locales et emplacements de stacks publiés

Le respect de ces normes garantit la cohérence, la sécurité et l’interopérabilité internationale.

14. Avantages et limites

Avantages

Limites

15. Conclusion : pourquoi les stacks sont essentiels

Le stack est un outil essentiel de gestion du trafic aérien, permettant à l’ATC de maintenir un séquencement sûr, ordonné et efficace des arrivées lors de périodes de congestion, d’aléas météorologiques ou de contraintes opérationnelles. En exploitant l’espace aérien vertical, les stacks assurent la fluidité des arrivées, minimisent les risques et répondent aux exigences complexes des environnements terminaux modernes. Des procédures avancées, l’automatisation et la réglementation internationale garantissent que les stacks restent un pilier de la sécurité et de l’efficacité aéronautiques.