Avion - Définition

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Typologie : les différents types d'avions

Les deux grandes catégories sont les avions civils (commerciaux ou de tourisme) et les avions militaires (susceptibles de jouer un rôle dans la guerre).

Avions civils

Les avions civils peuvent être classés comme ;

  • ultra légers ;
  • avions légers ;
  • avions d'affaire ;
  • avions de ligne.

Les avions de ligne sont également classés selon leur rayon d'action : court-courrier, moyen-courrier, long-courrier. Cette dénomination date de l'époque où les avions étaient principalement utilisés pour acheminer les lettres et colis postaux, l'Aéropostale.

Avions militaires

Les avions militaires sont généralement classés selon leur emploi :

  • avion de chasse, ou chasseur, conçu pour l'interception et la destruction d'autres avions (Dassault Mirage III, Lockheed F-22 Raptor).
  • bombardier (tactique, stratégique ou nucléaire), dont la mission est de délivrer une ou plusieurs bombes (Boeing B-17 Flying Fortress, Boeing B-52 Stratofortress).
  • avion d'interception, ou intercepteur, conçu pour abattre les bombardiers ennemis avant que ceux-ci n'atteignent le territoire national (F-106 Delta Dart, Mig-31 Foxhund).
  • avion de transport, chargé de transporter du fret et/ou du personnel (parachutistes par ex.) (A400M, Lockheed C-130 Hercules, C-160 Transall)
  • avion d'entraînement, avion conçu pour l'entraînement initial (Fouga Magister) ou avancé (Alpha Jet) -Aero L-39 Albatros des futurs pilotes militaires.
  • avion de reconnaissance ou de surveillance (U2, Lockheed SR-71 Blackbird), qui doit ramener des informations (électronique, photo, etc.) ou les transmettre en temps réel (Système de détection et de commandement aéroporté (SDCA)).
  • l'avion multirôle (le Rafale par exemple), qui doit cumuler plusieurs de ces missions
  • le drone, avion sans pilote (Dassault nEUROn)
  • ...

Technique

Morphologie

Un avion est constitué :

  • D'une cellule comprenant le fuselage, les train d'atterrissages, la voilure (aile et empennage) et les éléments mobiles de la voilure (ailerons, gouvernes, volets), y compris éléments aux fonctions combinées (aérofreins et gouvernes de profondeurs") ;
  • D'un ou de plusieurs groupes moteurs et propulseurs à hélice ou à réaction;
  • De commandes de vol capables de transmettre les actions du pilote aux gouvernes;
  • D'instruments de bord d'indications et de contrôle pour informer le pilote sur le déroulement du vol : on parle d'avionique si ces instruments sont électroniques;
  • De servitudes de bord.

Fonctionnement : le vol

Comment un avion vole-t-il ?

Il faut d'abord rappeler qu'un avion vole grâce au vent relatif (l'écoulement d'air que subit l'aéronef s'il a de la vitesse). On peut d'ailleurs simuler ce vent relatif en soufflerie grâce à de puissants ventilateurs.

Le profil d'une aile d'avion : intrados, extrados, bord d'attaque, bord de fuite

Quand le vent relatif passe au-dessus et au-dessous de l'aile, l'air qui passe sur l'extrados va plus vite que l'air qui passe sur l'intrados, obéissant ainsi à la condition de Kutta. La pression à l'extrados va être plus faible que celle à l'intrados. La dépression sur l'extrados et la pression sur l'intrados engendrent une force sur l'aile appelée portance.

Plus l'angle formé entre l'aile et le vent relatif (angle appelé incidence) est important, plus la résultante aérodynamique sera grande. Ceci reste vrai jusqu'au point de décrochage, où la portance commence à décroître à cause de la séparation des flux d'air.

La résultante aérodynamique est orientée vers le haut et légèrement vers l'arrière. La résultante aérodynamique Ra est décomposée conventionnellement en deux forces correspondant à ces deux effets :

La physique du vol

Forces auxquelles un avion est soumis.

Un avion subit trois types de forces :

  • la poussée du réacteur ou la traction de l'hélice entraînée par le moteur ;
  • le poids, effet de la gravité terrestre sur la masse de l'appareil ;
  • la résultante des forces aérodynamiques décomposée en portance et en traînée :
    • la portance, créée par le déplacement dans l'air d'une aile profilée,
    • la traînée, somme des résistances aérodynamiques est opposée au mouvement.

Ces forces sont représentées par 4 vecteurs :

  • la traction vers l'avant s'oppose à la traînée vers l'arrière,
  • la portance vers le haut s'oppose au poids vers le bas.

Quand l'avion vole en palier à vitesse constante le poids est équilibré par la portance, la traînée est compensée par la traction.

À partir de cette position d'équilibre, toute modification de l'un des paramètres entraîne une modification de l'équilibre. Si le pilote réduit les gaz, la traction diminue, la traînée devient prépondérante et la vitesse diminue. Étant proportionnelle au carré de la vitesse, la portance diminue avec la vitesse : l'avion s'inscrit dans une trajectoire descendante, entraîné par son poids. En descendant, l'avion accélère à nouveau : la portance croît à nouveau, égale et dépasse le poids : l'avion remonte. En remontant, la vitesse diminue, et ainsi de suite... Lorsque les oscillations s'amortissent du fait de la stabilité en tangage, l'avion se stabilise en un nouveau point d'équilibre : soit en descente à la même vitesse, soit en palier à une vitesse plus faible suivant son attitude de vol.

La technique du vol : le pilotage

Le pilotage dans le plan vertical (en tangage) consiste à intervenir sur la portance et la traction.
Le pilotage dans le plan horizontal (en virage) consiste à intervenir en plus sur le roulis (inclinaison latérale) et le lacet (la direction).

Impact sur l'environnement

L'avion a, comme d'autres moyens de transport motorisé, un impact sur l'environnement, notamment en contribuant au dérèglement climatique. C'est au décollage, quand les réacteurs fonctionnent à pleine puissance qu'il pollue le plus (CO2, NOx, Métaux lourds contenus dans le kérosène ou provenant de l'usure des tuyères, imbrûlés...). Les avions sont aussi une source de pollution sonore importante aux abords des aéroports et sous les zones d'entrainement d'avions militaires. Les aérosols et la vapeur d'eau émise par les tuyères contribuent aussi à la formation de nuages artificiels (trainées de condensation) qui modifient le système atmosphérique et climatique, avec un effet de refroidissement à court terme, mais de réchauffement à long terme.

Les émissions de CO2 ;
Pour l'aviation civile, par passager et par vol, sont bien supérieures à celle du transport ferroviaire, (30 fois plus environ par passager). Par contre, s'il est rempli, et pour les longues distances, un passager n'émet, en moyenne, pas plus de gaz à effet de serre par passager qu'une voiture. Par exemple le nouvel A380 ne consomme que 3 à 4,5 l/100km par passager contre 1.5 à 15 litres pour une automobile (le chiffre varie avec le nombre de passagers, le type de moteur et la taille du véhicule).
Les avions émettent aussi d'importantes quantités de NOx (oxydes d'azote, polluant et également contributeur au réchauffement climatique). Ces NOx ne peuvent être traités par des pots catalytiques comme dans les cas des voitures modernes.

Globalement, on évalue aujourd'hui à 3% de la libération totale de gaz à effet de serre la part due à l'aviation, mais c'est le secteur, qui avec la marine marchande augmente le plus rapidement, sans être soumis au protocole de Kyoto. voir le calculateur de CO2 d'Air France: [1]

En termes d'écobilan,
la conception des avions fait appel à des matériaux dont la production est également - en amont - source d'impacts énergétiques écologiques et sanitaires. Et le traitement des avions en fin de vie pose encore problème, avec un nombre d'avions à démanteler de plus en plus élevé (environ 6 000, soit 300 avions/an à traiter, sans compter les épaves déjà stockées à proximité des aéroports dans le monde. Des avions ont été transformés en récifs artificiels, mais avec des controverses sur les impacts de ce type d'opération. Les avions contiennent des matériaux précieux et dont la fabrication a causé l'émission d'importantes quantité de gaz à effet de serre et de métaux lourds, mais les carlingues n'ont pas été conçues pour faciliter la récupération de ces matériaux en fin de vie.

En France, un programme « Pamela » piloté par Airbus (3 242 694€ aidé par l'Europe), à Tarbes, expérimente des procédés de déconstruction et valorisation ou recyclage des matériaux.

L’Association internationale du transport aérien (AITA) a estimé début 2009 qu’environ 100 aéroports européens permettront d'ici 2013 aux avions commerciaux d'effectuer leur descente en continu de leur altitude de croisière au sol, ce qui devrait économiser 450 kilos de CO2 par atterrissage (soit 500.000 t/an de CO2 rien que pour les grandes compagnies).

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