pilotage

Contrôle des mouvements d’un avion afin de suivre la trajectoire de vol désirée, en tenant compte des forces aérodynamiques qui s’exercent sur la cellule et les ailes.

Les manœuvres de pilotage

Les mouvements d’un avion en vol sont de deux sortes : un mouvement du centre de gravité sur la trajectoire de vol, et des mouvements de l’ensemble autour de son centre de gravité, ces mouvements étant d’ailleurs souvent liés les uns aux autres. Le pilote peut agir sur la commande des gaz qui régit la puissance des moteurs (ou la poussée lorsqu’il s’agit de turboréacteurs), et sur les commandes de vol qui actionnent les gouvernes. Ces commandes de vol sont au nombre de trois :
— la commande de profondeur, consistant en un déplacement du manche à balai vers l’avant ou vers l’arrière selon que l’avion doit piquer ou cabrer ;
— la commande de gauchissement, agissant sur les ailerons et qui consiste en un déplacement du manche à balai vers la droite ou vers la gauche, selon que l’on cherche à incliner l’avion dans un sens ou dans l’autre ;
— la commande de direction, constituée par un ensemble de deux pédales, ou palonnier, agissant sur le gouvernail de direction, l’avion virant à droite ou à gauche selon que le pilote enfonce la pédale de droite ou celle de gauche.

Néanmoins, un virage correct doit s’effectuer en inclinant l’avion vers l’intérieur du virage, c’est-à-dire qu’il faut combiner l’action des ailerons et du gouvernail de direction.

Si l’on suppose l’avion en vol rectiligne et horizontal, l’action des commandes se traduit par les évolutions suivantes :

Le décollage s’effectue en combinant le cabrage de l’avion avec l’augmentation de la puissance motrice, jusqu’à ce que la portance devienne supérieure au poids. Il doit toujours s’effectuer face au vent, de manière à accroître la vitesse de l’avion par rapport à l’air et à rendre la longueur de roulement la plus courte possible.

La montée s’opère en maintenant la vitesse de l’avion à une valeur prédéterminée assurant un excès de la portance par rapport au poids ; le régime moteur de montée est intermédiaire entre celui du décollage et celui du vol en palier. Une fois atteinte l’altitude de croisière, le pilote doit conserver une vitesse stabilisée ; il doit également suivre sa direction de vol ; enfin, il faut maintenir la stabilité de l’avion autour des axes de roulis et de tangage, particulièrement en atmosphère agitée.

La descente est réalisée en jouant sur l’incidence de l’avion et sur la vitesse de vol, par l’intermédiaire du régime moteur ; selon la valeur de ces deux paramètres, le pilote peut choisir la pente de sa trajectoire de descente. Sur les avions de transport modernes, la réduction de la vitesse sur la trajectoire de descente est favorisée par la mise en œuvre des freins de piqué, ou aérofreins. Lorsque l’avion n’est plus qu’à une dizaine de mètres au-dessus du sol, le pilote augmente l’incidence ; l’avion exécute ainsi un arrondi qui l’amène à une trajectoire horizontale. Puis la vitesse est réduite en même temps que l’incidence continue à croître jusqu’à une valeur voisine de l’incidence de portance maximale ; l’avion s’enfonce alors lentement et prend contact en douceur avec le sol. Comme le décollage, l’atterrissage doit en principe s’effectuer face au vent ; lorsque le vent souffle de travers, la vitesse de prise de contact avec le sol doit être augmentée.

En ce qui concerne les avions de transport supersoniques « Concorde » et Tupolev « 144 », la forme de leur voilure conduit à des valeurs relativement faibles de la portance, ce qui implique une position très cabrée au décollage et à l’atterrissage. Pour conserver au pilote une bonne visibilité du terrain, il a fallu prévoir l’inclinaison de la pointe avant du fuselage lors de ces phases de vol, ce qui confère une allure tout à fait particulière à ce type d’appareil.

Le pilote automatique

Sur les avions modernes, la tendance à l’automatisation des opérations de pilotage s’affirme de plus en plus. La première réussite dans ce domaine remonte aux 21 et 22 septembre 1947, où un Douglas « C-54 » de l’US Air Force a relié l’Angleterre à Terre-Neuve sous le contrôle d’un pilote automatique sans aucune intervention du pilote. Le développement de l’électronique embarquée et notamment des dispositifs d’atterrissage sans visibilité ont permis d’élaborer des systèmes de pilotage automatique qui sont maintenant couramment utilisés pour décharger le pilote au cours du vol. Ces systèmes peuvent également prendre en charge l’atterrissage en englobant un ensemble ILS-radio-altimètre. Néanmoins, le pilote reste toujours informé du déroulement des diverses phases de vol et conserve le pouvoir de modifier les actions entreprises.

Les pilotes automatiques comportent des détecteurs mesurant les paramètres à contrôler ainsi que des servomoteurs actionnant les gouvernes et des amplificateurs ; ils obéissent à des lois de pilotage prédéterminées. Sur les avions modernes, ils font un large appel aux techniques de pointe de l’électronique, et notamment aux circuits intégrés.

Le développement des systèmes de pilotage automatique a considérablement amélioré l’exploitation des compagnies de transport aérien en permettant d’effectuer des vols par tous les temps.

Depuis quelques années, l’armée de l’air américaine utilise des avions sans pilote capables d’effectuer des missions d’observation, de reconnaissance et de bombardement sur des distances allant jusqu’à 1 000 km. Ces avions sont télécommandés du sol et n’emportent à bord qu’un équipement réduit comportant essentiellement un système de navigation, des appareils de mesure et un émetteur-récepteur pour les liaisons avec le sol. Les ordres sont envoyés du sol vers l’avion pour la mise en œuvre des gouvernes, des commandes du moteur, etc. L’avantage de cette formule est de retirer de l’avion tout l’équipement électronique servant au calcul de la trajectoire réelle et à la comparaison avec la trajectoire prévue ; cet équipement coûte très cher, et il est important de lui éviter le risque d’être détruit dans le cas où l’avion est abattu. Enfin, l’avion sans pilote peut être construit d’une manière beaucoup plus simplifiée qu’un avion piloté, avec une structure moins résistante, d’où un nouveau gain de prix.