thumb|La tour de contrôle de l'aéroport d'Amsterdam-Schiphol en 1960. thumb|Tour de contrôle de l'aéroport de Bordeaux - Mérignac. thumb|Contrôleur aérien à bord d'un porte-avions américain.
Le service de contrôle de la circulation aérienne (ATC — de l'anglais Air Traffic Control ), communément appelé contrôle aérien, est un service rendu par des contrôleurs aériens aux aéronefs afin d'aider à l'exécution sûre, rapide et efficace des vols. Il est l'un des trois services de la circulation aérienne prévus par la Convention de Chicago afin d'assurer la sécurité du transport aérien mondial, aux côtés de l'information de vol et de l'alerte. Le contrôle du trafic aérien obéit à des règles définies par l'Organisation de l'aviation civile internationale, transposées dans le droit national par chaque pays membre.
Le service de contrôle du trafic aérien est assuré dans les buts suivants : prévenir les collisions entre aéronefs (techniquement « abordages ») ou entre un aéronef et un obstacle ; accélérer et ordonner la circulation aérienne.
Il se distingue en cela de certaines tâches de contrôle aérien militaire réalisées en appui à des missions de reconnaissance, d'interception ou de bombardement.
Selon les pays, les régions et les aérodromes, le service de contrôle du trafic aérien est rendu par des sociétés privées, des organismes publics, ou les forces armées. Il est rendu en France par la direction des services de la Navigation aérienne.
Histoire Le contrôle aérien a d'abord été visuel, avant l'invention de la radio et du radar. Par la suite, le radar a amélioré la possibilité d'assister les vols de nuit et les jours de brume, mais le trafic aérien est encore fortement influencé par un rythme nycthéméralAnimation faite par des élèves d'une école d’ingénieurs suisse formant des aiguilleurs du ciel. Elle montre l'ensemble du trafic aérien dans le monde en 24h (en accéléré, ramené à 1 minute, chaque point jaune représentant un avion. Le passage de la nuit influence visiblement fortement le trafic. Ce type de modèles montre les particularités les flux de nuit….
Organismes du contrôle de la circulation aérienne
Pour assurer ces services, un organisme de contrôle est mis en place. Suivant le type de trafic et sa position, différents organismes assurent les services de contrôle, information et alerte. Ces organismes ont été différenciés car les compétences requises, les règles applicables, et les moyens techniques nécessaires ne sont pas les mêmes. Un centre de contrôle en route nécessite un radar, tandis que l'outil principal en contrôle d'aérodrome est la vue. En approche, tous les avions veulent aller au même endroit : la piste, on a ainsi un phénomène « d'entonnoir ». En route, les avions ont tous des provenances et destinations différentes, les problèmes sont donc pour beaucoup éparpillés et aléatoires. Ces différences, et d'autres, ont conduit à cette classification.
thumb|CRNA Nord d'Athis-Mons
Les centres de contrôle régional (CCR)
Les centres de contrôle régional (CCR) sont chargés d'assurer les services de la circulation aérienne au bénéfice des aéronefs en croisière (en dehors de la proximité d'aérodrome). En France hexagonale, il en existe cinq, nommés « centres en route de la navigation aérienne » (CRNA). Ils se répartissent la fourniture du service de contrôle en route : CRNA Nord, Athis-Mons (situé près de l'aéroport d'Orly en région parisienne), CRNA Est, Reims, CRNA Ouest, Loperhet (situé près de Brest), CRNA Sud-Est, Aix-en-Provence, CRNA Sud-Ouest, Mérignac (situé près de l'aéroport de Bordeaux) ;
Les centres de contrôle d'approche (APP)
Les centres de contrôle d'approche (APP) sont chargés d'assurer les services de la circulation aérienne aux abords d'un aérodrome, dans une zone de contrôle dont la taille est variable (le trafic est généralement géré dans un rayon de 30 à 50 NM de l'aéroport concerné). Les contrôleurs aériens sont situés soit dans la vigie d'une tour de contrôle, soit dans une salle radar dédiée. En France, le contrôle d'approche est physiquement localisé dans des tours de contrôle. La salle d'approche est parfois immédiatement sous la vigie (Bâle-Mulhouse, Orly) ou au rez-de-chaussée (Roissy, Nice, Bordeaux, Toulouse, Clermont-Ferrand) ; thumb|Tour de contrôle de l'aéroport Paris-Orly. Au second plan, l'aérogare ouest. thumb|Ecran de Radar SOL (Aéroport Roissy Charles de Gaulle)
Les tours de contrôle d'aérodrome (TWR pour Tower ou tour de contrôle)
Les tours de contrôle d'aérodrome (TWR pour Tower ou tour de contrôle) sont chargées d'assurer les services de la circulation aérienne dans la circulation d'aérodrome, c'est-à-dire dans une zone restreinte liée à la portée visuelle (de l'ordre d'une dizaine de kilomètres) autour d'un aérodrome. Le service est rendu depuis la vigie d'une tour de contrôle. Les tours de contrôle peuvent avoir une ou plusieurs positions dotées de fréquences distinctes, notamment : la position LOC (pour local) pour la gestion des aires d'atterrissage (pistes) et des circuits associés, la position SOL (parfois GND pour Ground) est chargée de la circulation au sol : appareils au roulage, divers véhicules (tels que les camions de pompiers du SSLIA), la position prévol ou clairance (PVL ou DEL pour Delivery clearance ou délivrement de clairances) est chargée sur les aéroports à fort trafic de donner les clairances de mise en route aux appareils en règles de vol aux instruments (IFR). Cela permet d'alléger la charge de travail du contrôleur SOL si présent ou du contrôleur LOC.
Espaces aériens et aérodromes contrôlés Le contrôle aérien est toujours lié à un espace aérien ou à un aérodrome, qui peuvent avoir le statut de « contrôlé » ou « non contrôlé ».
Dans un espace aérien Tout l'espace aérien est par défaut non contrôlé. Dans cet espace aérien, on crée ensuite là où c'est nécessaire des portions d'espace aérien contrôlées. Outre ses limites géographiques, chaque portion est définie par sa classe d'espace aérien, définissant la nature des services rendus, et les conditions de vol pour pouvoir y pénétrer (visibilité minimale, distance minimale des nuages, vitesse de vol, emport d'un équipement radio). En général, plus le trafic est dense, plus les conditions pour y pénétrer sont contraignantes.
Ainsi l'existence d'un organisme de contrôle est liée à l'existence d'un espace aérien, et vice versa. Le contrôle n'existe que s'il y a un espace, et la compétence de l'organisme de contrôle est limitée à cet espace. De même, un espace aérien n'existe que dans les horaires de fonctionnement de l'organisme qui en est chargé. Lorsque le service de contrôle ferme (par exemple, de nuit sur un aérodrome), les espaces aériens et la circulation d'aérodromes associés sont déclassés comme « non contrôlés » (classe G) pendant cette période.
Sur un aérodrome Un aérodrome est juste qualifié de « contrôlé » ou « non contrôlé ». Il n'y a pas de nuances dans le rendu du service de contrôle comme dans les espaces.
Un organisme de contrôle d'aérodrome ne peut exister que sur un aérodrome contrôlé. En dehors des permanences de l'organisme de contrôle, l'aérodrome devient non contrôlé. La zone de compétence du contrôle recouvre le sol, la piste d'atterrissage et l'espace aérien immédiatement adjacent à la piste.
Sur un aérodrome non contrôlé, deux cas peuvent se présenter. Soit un service AFIS est assuré, auquel cas un agent AFIS dans la tour de contrôle assure les services d'information et d'alerte (un agent AFIS ne fait pas de contrôle au sens réglementaire du terme), soit aucune permanence n'est assurée, auquel cas les pilotes font de l'auto-information, soit sur une fréquence attribuée à l'aérodrome, soit sur la « fréquence club » . Dans un tel cas, les pilotes discutent entre eux sur la fréquence pour se mettre d'accord sur les ordres de passage et s'informer mutuellement de leurs positions respectives.
Outils et méthodes de travail Radiotéléphonie La radiotéléphonie, appelée couramment « fréquence » ou « micro », est le principal outil des contrôleurs. Le contrôle aérien utilise principalement des radiocommunications VHF, mais aussi parfois, notamment pour le contrôle océanique, des fréquences HF qui ont une plus longue portée. Les militaires utilisent aussi les fréquences UHF. La bande de fréquences VHF réservée à la communication vocale en aéronautique s'étend de à (à titre de comparaison, la radio FM est émise entre , et la radionavigation aéronautique utilise, entre autres, la bande de ).
La fréquence est l'outil que le contrôleur utilise traditionnellement pour : recevoir des informations de la part des pilotes ; délivrer des clairances (instructions) aux aéronefs.
La caractéristique pratique de la radiotéléphonie de l'aviation civile est d'être une communication unilatérale : une seule station peut émettre à un moment donné. Si deux stations émettent en même temps, la fréquence est brouillée et on n'entend aucun des locuteurs.
Les échanges en radiotéléphonie sont codifiés. Tous les messages courants ont une forme canonique qui doit être utilisée. On appelle cela la phraséologie. Elle est étudiée pour que les messages soient : concis ; clairs ; sans ambiguïté.
À titre d'exemple, le chiffre neuf se prononce en anglais niner (avec un son « r » à la fin). En français, le chiffre un s'exprime « unité » pour plus de clarté. L'expression « affirmatif » est interdite, pour éviter les confusions. Elle est remplacée par « affirme ».
L'alphabet radio international est d'application, il permet une meilleure compréhension de chaque lettre au moyen de mots compréhensibles et prononçables dans le monde entier.
Enfin, le collationnement (readback) est obligatoire pour la plupart des instructions : il s'agit de répéter l'instruction (ou du moins les éléments principaux) pour confirmer la bonne compréhension. Dans certains cas, le contrôleur doit encore confirmer avec le mot « correct ». Par exemple, pour autoriser un avion au décollage, le contrôleur lui communiquera l'instruction cleared for take off ou « autorisé au décollage », donnera la direction et la vitesse du vent et le numéro de la piste. Le pilote doit répéter l'instruction et, le cas échéant, la piste en service.
Les communications sont enregistrées et conservées pendant en général un mois. Il est strictement interdit de communiquer sur une fréquence d'aviation sans être détenteur d'une licence de radiotéléphonie restreinte (attribuée, entre autres, aux contrôleurs aériens, aux pilotes et au personnel au sol qui est amené à se déplacer sur les taxiways et pistes).
Bien souvent, afin d'obtenir la licence radio, le candidat doit prêter serment de ne jamais faire part au monde extérieur des communications entendues sur les fréquences. Or certains pays légalisent la vente et l'utilisation de scanners (appareils permettant l'écoute des fréquences), donc le caractère secret des communications n'est plus garanti.
Remarque sur l'utilisation des émetteurs : beaucoup de personnes pensent qu'il n'est pas possible d'identifier une personne émettant sur une fréquence d'aviation. Or les principaux aéroports sont bien souvent équipés de radiogoniomètres (aussi appelés gonio ou homer), qui permettent au bout de quelques secondes d'émission, d'avoir des informations sur la provenance du signal. Ce moyen sert, entre autres, à repérer un avion perdu (surtout en l'absence de radar) et lui donner une information (QDM) sur la position relative de l'aérodrome.
Strips Les strips sont de petites « bandes de progression » (strip en anglais) en papier sur lesquelles sont inscrites les informations relatives aux vols pris en charge par le contrôle aérien.
thumb|center|250px|Exemple de strip. À chaque phase de vol correspond donc des strips, où sont imprimés les détails connus du vol : indicatif d'appel en radio téléphonie, route, provenance, destination, type d'aéronef, niveau de vol ou altitude, waypoints de passage.