Voler en limite de mach, par exemple à M 0.84 pour un avion donné, permet de ne pas dépasser les limites structurales de l'aéronef quelles que soient les conditions d'environnement.

La vitesse du son dans l'air n'est pas une constante.

Le mach ou nombre de Mach est le rapport entre la vitesse d'un objet dans un certain milieu et la vitesse du son dans ce milieu. Dans l'air, en atmosphère normale et à 0 °C, mach 1 correspond environ à 1 190 km/h.

Cette vitesse est celle à laquelle se propage tout ébranlement de l'air, qu'il soit périodique (son musical) ou non périodique (bruit). Elle n'est pas fonction de la pression atmosphérique, mais, comme elle est liée à l'agitation moléculaire, elle dépend de la température : 340 m/s (soit 1224 km/h) à 15°C et 1270 km/h à 40°C, mais 1190 km/h à 0°C et seulement 1060 km/h à - 56°C, température qui règne dans la stratosphère à 11 000m.

Une formule permet de calculer la vitesse du son en m/s dans l'air :

V (m/s) = 20,1 Racine de T°K (Température absolue)

Ce qui donne pour différentes températures dans l'air :

Température	Mach 1(m/s)	Mach 1 (km/h)	Mach 1 (kt)
-55           296,88       1069           577
-50           300,26       1081           584
-45           303,61       1093           590
-40           306,91       1105           597
-30           313,43       1128           609
-25           316,63       1140           615
-20           319,81       1151           622
-15           322,95       1163           628
-10           326,06       1174           634
-5            329,15       1185           640
 0            332,20       1196           646
 5            335,23       1207           652
 10           338,23       1218           657
 15           341,20       1228           663
 20           344,15       1239           669
 25           347,07       1249           675
 30           349,97       1260           680

Supposons un avion avec limitation structurale de M 0.82 volant en mode vitesse constante (SPEED) de 490 kt dans de l'air à -20 °C, soit M 0.78.
Le milieu du vol évolue très rapidement vers une température de -55°C, l'avion va donc, tout en restant à 490 kt, se retrouver à M 0.85, c'est à dire en dehors des limites du domaine de vol avec tous les risques de destruction que cela comporte.

Il est donc nécessaire, lorsque l'on approche des limites, de choisir le mode MACH afin de ne pas dépasser ces limites.

La MMO (Maximum Mach Operating) de l'A320 est M 0.82

J'ai volontairement simplifié l'explication de manière à ce que l'exemple soit plus frappant et montre bien l'utilité d'une indication de la valeur du Mach, même sur un aéronef subsonique.
Il faudrait aussi prendre en compte la TAS (True Air Speed) qui sera corrigé différemment pour obtenir l'IAS (Indicated Air Speed) mais, sur les avions modernes (A320, A330/A340, B747-400, B777, etc) tout ça est calculé par les DADC (Digital Air Data Computer) ou les ADIRS (Air Data and Inertial Reference System).

Le système ADIRS (On n'en a pas encore parlé ici) fournit les températures et les informations barométriques, anémométriques et inertielles au système EFIS (PFD et ND) et à d'autres systèmes avion (FMGC, FADEC, ELAC, SEC, FAC, FWC, SFCC, ATC, GPWS, CFDIU, CPC) (1).
Le système comprend :
- 3 ADIRU (Air Data and Inertial Reference Unit) identiques, chacune composée de deux parties pouvant fonctionner séparément :
l'ADR (Air Data Reference) qui fournit l'altitude barométrique, la vitesse, le mach, l'incidence, les températures et les alarmes de survitesse.
l'IR (Inertial Reference) qui fournit les informations d'attitude, de FPV (Flight Path Vector), de route suivie, de cap, d'accélérations, de taux de roulis, de vitesse sol et de position avion. C'est un centrale à inertie de type "gyro laser".

- 3 antennes pitot (pitot probes)
- 6 prises de pression statique (Static pressure probes)
- 3 sondes d'incidence (Angle Of Attack : AOA)
- 2 sondes de température totale (Total Air Temperature : TAT)
- 8 ADM (Air Data Modules) qui convertissent les pressions pneumatiques des prises pitots et statiques en données numériques utilisables par les ADIRU.

Les ADM sont extrêmement précis et capable de détecter une variation d'altitude/pression plus petite que 20 cm, c'est à dire meilleure que un pied. Lorsqu'ils sont essayés sur les systèmes de test, il y a obligation de faire coïncider la ligne de référence du générateur de pression avec la ligne de référence de l'ADM.

(1) J'ai déjà expliqué ces acronymes, mais un petit rappel ne fait pas de mal.
EFIS Electronic Flight Instrument System
PFD Primary Flight Display
ND Navigation Display
FMGC Flight Management & Guidance Computer
FADEC Full Authority Digital Engine Control
ELAC ELevator Aileron Computer
SEC Spoiler & Elevator Computer
FAC Flight Augmentation Computer
FWC Flight Warning Computer
SFCC Slat & Flap Control Computer
ATC Air Trafic Control (Transpondeur)
GPWS Ground Proximity Warning System
CFDIU Centralized Fault Data Interface Unit
CPC Cabin Pressure Controler