Opération qui permet à un aéronef de quitter le sol et de s’élever en l’air.

Conditions de décollage

Si l’on excepte les appareils à voilure tournante et quelques avions encore rares capables de décoller rigoureusement à la verticale, le décollage nécessite un roulement sur une certaine distance, au bout de laquelle la vitesse est suffisante pour que la portance aérodynamique équilibre le poids de l’appareil. Cette vitesse est définie par l’expression

dans laquelle P désigne le poids total au décollage, ρ la masse spécifique de l’air dans les conditions ambiantes, C_z max le coefficient de portance maximal, S la surface de la voilure et V la vitesse de l’appareil. La longueur de décollage est la somme de la distance de roulement et de la distance au bout de laquelle l’avion s’est élevé d’une hauteur suffisante pour franchir les obstacles éventuels entourant le terrain. Dans les normes internationales, cette hauteur a été fixée à 15 m. Lors du décollage, on recherche de fortes accélérations grâce à un excédent de puissance, afin de réduire la distance de roulement. Cet excédent de puissance est obtenu par injection d’un mélange eau-méthanol au niveau du premier étage du compresseur des turboréacteurs et turbopropulseurs. On peut également adjoindre à l’avion des moteurs-fusées d’appoint ; cette technique est notamment utilisée dans l’aviation militaire, pour faciliter le décollage d’avions lourdement chargés. Toutes choses égales par ailleurs, la longueur de décollage varie en raison inverse de la densité de l’air au sol, c’est-à-dire qu’elle est plus grande pour un même avion lorsque l’altitude et la température ambiante augmentent. Dans le cas des avions embarqués sur porte-avions, pour lesquels la longueur de décollage est limitée à la longueur du pont d’envol, on a souvent recours à une catapulte qui accroît la poussée appliquée à l’avion. Cette catapulte peut être actionnée par des gaz de poudre ou de l’air comprimé. Les performances de décollage peuvent également être améliorées par un accroissement du coefficient de portance maximal C_z max. Comme dans le cas de l’atterrissage, on utilise alors des dispositifs aérodynamiques appelés hypersustentateurs, dont les plus courants sont les volets de bord de fuite à fente et les becs de bord d’attaque ; on peut aussi faire appel au soufflage de la couche limite, c’est-à-dire que l’on accroît l’énergie cinétique de l’écoulement d’air autour de l’aile en insufflant de l’air secondaire, généralement prélevé sur un étage basse pression des compresseurs des turboréacteurs, à l’endroit des volets de courbure. L’effet hypersustentateur obtenu est évidemment proportionnel au débit de soufflage.

Les avions de transport, qui sont maintenant tous équipés d’au moins deux moteurs, sont soumis sur le plan du décollage à des critères de performances particuliers, imposés par les règles de sécurité. Il faut en premier lieu que le décollage puisse se faire avec un moteur coupé, de telle sorte qu’une panne de moteur survenant brutalement n’ait pas de conséquences. Mais l’arrêt d’un moteur provoque, sauf s’il est monté dans l’axe du fuselage, un déséquilibre des forces de poussée appliquées à l’avion, qu’il faut compenser par braquage de la gouverne de direction ; cette compensation exige que la vitesse soit supérieure à une valeur minimale, dite « vitesse minimale de contrôle », qui est généralement plus élevée que la vitesse de décollage. Aussi, les avions de transport roulent-ils au sol plus longtemps qu’il ne serait strictement nécessaire du seul point de vue de la portance.

Avions à décollage et à atterrissage verticaux ou courts

Pour de nombreuses applications civiles et militaires, les longueurs de piste nécessitées pour le décollage et l’atterrissage des avions créent des contraintes importantes. Aussi recherche-t-on des formules d’appareils se satisfaisant de longueurs de piste très courtes, voire pratiquement nulles.

• La première solution imaginée a consisté à intensifier le processus d’hypersustentation par volets de bord de fuite et soufflage de la couche limite combinés. C’est ainsi que le Breguet « 941 » utilise des hélices de 4 m de diamètre qui soufflent l’air sur la presque totalité de l’envergure de l’avion, cet air étant ensuite dévié vers le bas par des volets à fente de grande surface qui peuvent être braqués presque à la verticale. Les longueurs de décollage et d’atterrissage à pleine charge sont alors respectivement de 280 et de 130 m. Pour des avions à turboréacteurs, la société Boeing a développé une formule baptisée aile à volet fluide, dans laquelle tout le flux froid de réacteurs à double flux peut être dévié vers des trompes aménagées à l’intérieur de volets hypersustentateurs ; un projet d’avion de transport court-courrier pour 150 passagers est en cours de développement, la longueur de piste nécessaire étant limitée à 500 m.

• Mais la solution la plus directe pour assurer un décollage ou un atterrissage vertical consiste à équilibrer le poids de l’avion en créant une force verticale à l’aide de dispositifs de propulsion. C’est ainsi qu’est apparue la formule des appareils à moteurs basculants. Dans le cas des avions à moteurs à hélices, les hélices jouent, lorsque leurs axes sont verticaux, le rôle de rotors d’hélicoptères de faible diamètre. Deux avions de ce type ont déjà volé : le Ling-Temco-Vought « XC-142 » et le Canadair « CL-84 », sur lesquels c’est l’ensemble de la voilure supportant les moteurs qui pivote de 90°. La stabilisation pendant la phase de transition entre le vol vertical et le vol horizontal ou réciproquement reste délicate. Néanmoins, les essais de ces appareils se sont déroulés avec succès, et le second poursuit actuellement son développement.