avion (suite)

Équipements

Sur les avions modernes, ils sont de plus en plus nombreux et complexes, à mesure que progressent les performances. On peut les classer en un certain nombre de grandes catégories :
— équipements de pilotage, ou équipements de bord, qui renseignent le pilote sur les différents paramètres du vol, altitude, vitesse, vitesses angulaires de roulis, de tangage et de lacet, et sur l’attitude de l’avion (horizon artificiel, indicateur de cap) ;
— équipements de contrôle des moteurs ;
— équipements de navigation, permettant au pilote de connaître sa route et de diriger l’avion vers un but précis ;
— équipements d’atterrissage par mauvaise visibilité ;
— équipements de conditionnement, pressurisation de cabine, insonorisation ;
— équipements énergétiques, chargés de fournir sous forme hydraulique, pneumatique ou électrique l’énergie nécessaire au bon fonctionnement de tous les équipements précédents, ainsi qu’à la mise en œuvre des systèmes fonctionnels de l’avion, tels que gouvernes, train d’atterrissage, etc. Elle est généralement prélevée sur les moteurs mêmes de l’avion par entraînement mécanique, et convertie en la forme désirée par des pompes, compresseurs ou alternateurs. Les vols par mauvais temps et à haute altitude posent le problème du givrage des surfaces extérieures de l’avion. Les dépôts de givre, outre qu’ils alourdissent la cellule, peuvent entraîner une déformation des profils, génératrice de traînée, et bloquer les organes mobiles tels que les gouvernes. Aussi les avions sont-ils munis de dégivreurs.

Ceux-ci appartiennent à deux types : les dégivreurs mécaniques et les dégivreurs thermiques. Les premiers, utilisés notamment pour les bords d’attaque de gouvernes ou d’empennages, consistent en chambres de tissu caoutchouté épousant la forme du profil, et qui peuvent être alternativement gonflées ou dégonflées ; le gonflage craquelle la pellicule de glace, qui tombe. Les dégivreurs thermiques, qui ont une plus grande efficacité, se généralisent de plus en plus. Ils consistent soit en canalisations ménagées juste sous le revêtement, et dans lesquelles on fait circuler de l’air chaud, soit en résistances électriques constituant des éléments mêmes du revêtement, et que l’on alimente en courant alternatif.

Comment vole un avion

Un avion en vol est soumis essentiellement à deux forces, sa résultante aérodynamique et son poids ; il s’y ajoute la force propulsive de son ou ses moteurs. L’équilibre en vol horizontal est obtenu lorsque la composante verticale de la force aérodynamique, ou portance, équilibre le poids. Comme la portance dépend, pour une altitude donnée, de la vitesse de vol et de l’incidence de l’avion, il existe toute une gamme de vitesses pour lesquelles le vol est possible ; encore faut-il que la poussée du moteur soit alors suffisante pour équilibrer la traînée de l’avion. Pour chaque altitude, on définit deux vitesses limites, une vitesse inférieure correspondant au coefficient de portance maximale de l’avion, et une vitesse supérieure correspondant au maximum de la poussée. Le plafond de l’avion en vol horizontal est alors l’altitude à laquelle ces deux limites se rejoignent. En fait, le plafond ainsi défini n’est que théorique. Pratiquement, le plafond réel est quelque peu inférieur, afin de laisser à l’avion des possibilités de manœuvre.

• Lorsqu’un avion vole en dessous de son plafond, on peut le faire monter en rendant la portance supérieure au poids, c’est-à-dire, à une vitesse donnée, en augmentant l’incidence par braquage vers le bas des gouvernes de profondeur. D’autre part, si la trajectoire de l’avion est inclinée vers le haut, il s’ajoute à la traînée une composante de la pesanteur comme pour une voiture gravissant une côte, et il faut augmenter la force propulsive pour maintenir une vitesse constante. La pente de montée est alors d’autant plus forte que le rapport de la poussée des moteurs au poids de l’avion est élevé. Pour des avions de transport à réaction du type « Caravelle » ou Boeing « 737 », ce rapport est de l’ordre de 20 p. 100 ; dans le cas des intercepteurs, pour lesquels la pente et la vitesse de montée sont des caractéristiques particulièrement importantes, il peut dépasser 75 p. 100. C’est la raison pour laquelle, sur certains de ces avions, on augmente temporairement la poussée des réacteurs par un dispositif de postcombustion ou même par adjonction d’un moteur-fusée. Enfin, les avions de transport supersoniques comme le « Concorde » ou le Tupolev « 144 » effectueront leur montée en vol accéléré afin d’atteindre plus rapidement leur altitude et leur vitesse de croisière ; le « Concorde » utilisera également la postcombustion sur ses réacteurs.

• Le vol en descente fait évidemment appel aux principes inverses, et l’avion bénéficie alors d’une composante de la pesanteur dirigée vers l’avant. On obtient une réduction de la portance en braquant les gouvernes de profondeur vers le haut, ce qui réduit l’incidence de l’avion. D’autre part, lorsque la descente est effectuée en vue de l’atterrissage, il est nécessaire de réduire la vitesse ; cela conduit à réduire au maximum la poussée des moteurs, et, dans de nombreux cas, à augmenter la traînée par braquage des aérofreins. Il s’agit de plaques intégrées normalement dans le revêtement de l’aile, qui se braquent perpendiculairement à la direction du vol.

• Il ne suffit pas à un avion de pouvoir évoluer dans un plan vertical ; il doit aussi pouvoir effectuer des virages et diverses manœuvres. Le virage, c’est-à-dire la rotation autour d’un axe vertical, est obtenu par braquage du gouvernail de direction. Au cours de cette évolution, l’avion est soumis à une force centrifuge contenue dans le plan de virage et dirigée vers l’extérieur, qu’il faut équilibrer au moyen de la résultante aérodynamique. Pour cela, l’avion doit être incliné autour de son axe longitudinal par braquage des gouvernes de roulis ; la demi-aile la plus basse est alors celle qui se trouve à l’intérieur du cercle de virage. On désigne par poids apparent la somme du poids et de la force centrifuge, et par facteur de charge le rapport du poids apparent au poids réel, qui est d’autant plus grand que la force centrifuge est plus élevée, donc que le rayon de virage est plus petit. Pour une vitesse et une altitude données, il existe un rayon de virage minimal en dessous duquel l’équilibre de l’avion n’est plus assuré ; ce rayon minimal varie en raison inverse du coefficient de portance maximal. Pour les intercepteurs capables de voler à haute altitude à des vitesses supérieures à mach 2, ce rayon minimal atteint plusieurs kilomètres. Lorsque les caractéristiques de portance autorisent des facteurs de charge élevés, ceux-ci peuvent être limités par la résistance physiologique du pilote. Le contrôle d’un virage correct par le pilote se fait à l’aide d’un instrument appelé bille, qui n’est autre qu’un pendule monté sur la planche de bord.