DÉFINITION

L’avion est un aéronef dont l’action aérodynamique exercée par l’air sur les ailes permet d’assurer la portance en vol. Les exigences toujours grandissantes du trafic civil et militaire ont permis d’accomplir rapidement des progrès considérables dans le domaine de l’aéronautique, notamment grâce à d’importantes recherches sur les propulseurs et les structures. Un avion est en gros constitué des éléments fondamentaux qui suivent : l’aile, qui assure sa portance ; le groupe propulseur, qui permet d’assurer la vitesse nécessaire à la sustentation et à la translation ; le fuselage, qui abrite l’équipage, les passagers et le fret ; l’empennage, qui permet le contrôle et la manœuvre, et le train d’atterrissage.

Les avions sont utilisés à la fois dans le domaine militaire et dans le domaine civil, mais les fonctions qu’ils revêtent sont très différentes. Les appareils militaires doivent être capables de remplir une mission avec précision et efficacité durant un conflit. On privilégie donc, pour ce type d’avion, les performances, la manœuvrabilité et la sûreté de fonctionnement. Pour les avions civils en revanche, si la sécurité est également primordiale, c’est la rentabilité commerciale qui prime pour les compagnies aériennes. On cherche donc à réduire au maximum les coûts d’exploitation tout en offrant le meilleur confort possible.

NOTIONS DE BASE SUR LE VOL

Comme tout corps, la masse d’un avion qui se prépare à voler le soumet à la pesanteur et à l’inertie. Le pilote, une fois qu’il a reçu l’autorisation de décoller, augmente de façon progressive la puissance du motopropulseur, créant ainsi une force appelée « poussée ».

Cette dernière, qui l’emporte à la fois sur l’inertie de l’avion et sur le frottement des roues au sol, définit l’accélération de décollage de l’appareil. Avec l’augmentation progressive de la vitesse, une force aérodynamique est créée par l’air qui frappe l’aile. Cette dernière est proportionnelle à la surface de l’aile, à la densité, au carré de la vitesse de progression, et à l’angle formé par l’aile avec la direction du mouvement. Cette force aérodynamique résulte à la fois d’un élément appelé traînée, qui est dirigé dans le sens contraire à la vitesse d’avancement, et d’un élément appelé portance, normal à la vitesse et dirigé vers le haut. Ces deux éléments augmentent dans le même temps que la vitesse de l’appareil.

Lorsque ce dernier a atteint une vitesse satisfaisante, la portance dépasse le poids de l’avion qui commence alors à décoller du sol. Quand l’avion vole en parfait équilibre dynamique, la force de pesanteur, la poussé, la traînée et la portance sont appliquées au centre de gravité. De plus, dans le cas où le vol est rectiligne, horizontal, et qu’il se fait à vitesse constante, les forces sont égales et s’opposent deux par deux : portance = pesanteur et poussée = traînée. Cet équilibre des forces est cependant rompu au début d’une manœuvre ou sous l’effet d’une cause extérieure telle qu’une turbulence, ou encore des courants. Cette rupture de l’équilibre est due à des forces aérodynamiques supplémentaires qui s’appliquent sur les surfaces de l’avion. L’équilibre dynamique peut avoir lieu à différentes vitesses de vol dans le cas où ces vitesses sont comprises entre la vitesse minimale nécessaire à la sustentation et la vitesse maximale permise par le motopropulseur. Chaque vitesse correspond à une position précise de l’appareil, la force aérodynamique dépendant de l’angle sous lequel l’aile est attaquée par le vent.

Le pilote peut donc, grâce aux commandes, choisir la position de l’avion et la puissance du moteur qui lui permettront de maintenir une altitude et une vitesse données. On peut évaluer la position de l’appareil d’un point de vue aérodynamique en mesurant l’angle d’incidence formé par la corde de l’aile avec la direction du mouvement. Ce dernier varie de – 3° à +16° pour les ailes de forme classique. Au décollage et à l’atterrissage, la vitesse réduite oblige l’avion à voler en position cabrée pour compenser la réduction de vitesse par le biais d’un angle d’incidence important. La modification de l’angle d’incidence compense également les différences de densité de l’air : à vitesse égale, l’angle d’incidence d’un avion doit être plus important lorsque l’air est raréfié que lorsqu’il vole à basse altitude. Par conséquent, un angle d’incidence précis correspond à chaque vitesse et chaque altitude permettant d’équilibrer la masse de l’appareil. Ainsi, lorsque l’incidence diminue, la portance diminue elle aussi et l’avion perd de l’altitude. Inversement, si l’incidence augmente, la vitesse diminue et l’avion prend de l’altitude. On appelle décrochage le phénomène qui survient lorsque l’incidence dépasse les 16° : la portance diminue soudainement et la pesanteur cause alors une rapide perte d’altitude. Dans ce cas, le pilote doit intervenir rapidement en réduisant l’angle d’incidence et en augmentant la puissance du moteur pour éviter les risques d’accidents.