avion (suite)

Les essais en vol

Quel que soit le soin apporté à l’étude d’un avion, il est nécessaire de vérifier par des essais, avant sa mise en service, ses performances et ses qualités de vol. Ces essais s’effectuent progressivement, depuis le premier tour de piste à faible vitesse jusqu’à l’obtention des performances maximales. Le déroulement des essais en vol des avions modernes implique la mesure de très nombreux paramètres, dont l’équipage d’essai ne peut pas suivre l’évolution. Ces paramètres sont enregistrés sur des bandes, qui sont ensuite dépouillées au sol. Tout dernièrement, en particulier dans le cas de « Concorde », les paramètres enregistrés en vol sont directement transmis à un ordinateur au sol, ce qui accroît la rapidité du dépouillement et les possibilités d’interprétation des résultats. L’un des aspects essentiels des qualités de vol est la stabilité, qui correspond en quelque sorte à la tenue de route pour une automobile. Un avion est stable lorsque, écarté de sa position de vol équilibré par une rafale atmosphérique par exemple, il y revient de lui-même. Pour étudier la stabilité d’un avion en vol rectiligne, le pilote écarte légèrement l’avion de sa trajectoire en agissant sur les commandes, puis il laisse l’avion évoluer librement. Celui-ci est alors stable s’il revient à sa trajectoire initiale, ce retour s’effectuant à travers différentes oscillations longitudinales et transversales, dont la période et l’amortissement caractérisent justement la stabilité. La stabilité d’un avion dépend non seulement des caractéristiques aérodynamiques, mais encore des commandes de vol ; en particulier, l’adoption de servocommandes irréversibles, maintenant généralisées sur les avions à hautes performances, améliore l’amortissement des oscillations. Au cours des essais en vol, le champ complet des performances de l’avion doit être exploré pour toute la gamme de vitesses et d’altitudes du domaine de vol ; cela explique la nécessité d’un grand nombre d’heures de vol pour les essais. Dans le cas des avions de transport, les services officiels imposent, pour l’obtention du certificat de navigabilité, certaines épreuves correspondant à des incidents de vol susceptibles de se produire au cours de l’exploitation. Parmi celles-ci, la plus importante est le vol avec un moteur stoppé, l’avion devant alors être capable de monter suivant une pente faible au moins jusqu’à une certaine altitude, ce qui implique un excédent de puissance pour le vol avec tous les moteurs. Une part importante des essais en vol a pour but de déterminer les performances de l’avion. Celles-ci dépendent beaucoup des conditions atmosphériques et principalement de la température ; c’est ainsi que la masse maximale au décollage, fort importante pour l’exploitation des avions de transport, dépend de la température au sol.

Le confort des avions

Avec l’accroissement des performances, et en particulier de l’altitude de croisière, il est devenu nécessaire d’étudier les cabines des avions sur le plan du confort. Trois points retiennent l’attention : la pressurisation, le conditionnement de l’air (température et état hygrométrique) et l’insonorisation. Les solutions apportées sont différentes pour les avions de transport et les avions de combat.

Avions de transport

On admet que la pression à l’intérieur de la cabine doit correspondre au minimum à une altitude fictive de 2 500 m, alors que l’altitude réelle dépasse souvent 8 000 m et atteindra même 15 000 m sur les avions de transport supersoniques. Avec la généralisation de la propulsion par réaction, la solution la plus communément adoptée consiste à prélever l’air nécessaire à l’alimentation de la cabine à un étage intermédiaire du compresseur des turboréacteurs. Mais cet air, porté à une température trop élevée, doit être refroidi.

On peut alors soit le détendre à travers une turbine, soit le faire passer dans un échangeur de chaleur, où il se refroidit au contact d’un liquide, généralement du fréon, qui circule en circuit fermé. Pour les avions supersoniques, la réfrigération par fréon n’est plus suffisamment efficace, et l’on utilise comme fluide réfrigérant le carburant emporté par l’avion. Tel est le cas sur le « Concorde », où l’air prélevé à la sortie du dernier étage du compresseur à haute pression des réacteurs se trouve porté à une température de près de 600 °C.

Tous les systèmes de conditionnement d’air des avions de transport modernes comportent un système de régulation automatique qui maintient la pression et la température dans des limites très étroites. Pour les avions volant à très haute altitude, comme c’est le cas des appareils supersoniques, une panne du système de pressurisation a des conséquences catastrophiques ; aussi, ce système est-il généralement doublé, et même parfois triplé.

L’insonorisation, enfin, est un problème important, surtout pour les long-courriers, où la durée de vol est longue. La source de bruit principale est constituée par les moteurs. L’intensité sonore dépend de la position de ces derniers, et, à cet égard, le montage à l’arrière du fuselage est favorable. On cherche généralement à limiter à 70 décibels cette intensité à l’intérieur de la cabine, notamment par un habillage spécial.

Avions de combat

Ils comportent généralement aussi une cabine pressurisée, mais celle-ci est insuffisante pour les appareils dépassant 15 000 m d’altitude, car la résistance de la verrière peut être trop faible pour supporter la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur. Aussi la pression interne est-elle réduite à 300 millibars, ce qui impose pour les pilotes l’utilisation d’une combinaison pressurisée ou, mieux, d’un véritable scaphandre alimenté en oxygène. On demande également à la combinaison de vol d’être anti-g, c’est-à-dire d’assurer une protection contre les accélérations élevées. Ce résultat s’obtient par compression de certaines parties du corps, notamment les jambes, pour empêcher l’afflux de sang sous l’effet des accélérations. Sur les avions volant à plus du double de la vitesse du son, l’échauffement du revêtement dû à la vitesse devient un facteur prépondérant. Il faut alors refroidir l’air de la cabine, et quelquefois même ventiler la combinaison de vol par une circulation d’air frais contre le corps. Les combinaisons de vol sont essayées dans des installations de simulation d’ambiance comportant des centrifugeuses et des caissons de chaleur, où leur efficacité peut être vérifiée.