Fonctionnement d'un avion

Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin sans moteur, on parlera de planeur), dont la sustentation en vol est obtenue principalement par des réactions aérodynamiques sur des surfaces qui restent fixes dans des conditions données de vol. Celui ou celle qui le dirige est appelé pilote ou aviateur/aviatrice.

Lorsque la sustentation en vol est obtenue par des réactions aérodynamiques sur des surfaces en mouvement, généralement une ou plusieurs hélices principales dont les axes sont verticaux, l'appareil est alors un hélicoptère ou un gyroptère, selon que la surface porteuse est animée par un moteur ou non.

Un avion qui est muni d'un dispositif lui permettant de décoller et de se poser sur l'eau (amerrir) est un type d'avion dénommé hydravion.

Sommaire 1 Étymologie et Histoire 2 Technique 2.1 Morphologie 2.2 Fonctionnement : le vol 2.2.1 Comment un avion vole-t-il ? 2.2.2 La physique du vol 2.2.3 La technique du vol : le pilotage 2.3 Impact sur l'environnement 3 Typologie : les différents types d'avions 3.1 Avions civils 3.2 Avions militaires 4 Notes et références 5 Voir aussi 5.1 Bibliographie 5.2 Articles connexes 5.3 Liens externes

Étymologie et Histoire

Le mot aviation (du latin avis, oiseau et actio, action) a été employé pour la première fois par Gabriel de La Landelle, en 1863, dans le livre Aviation ou navigation aérienne sans ballon, un ouvrage rendant compte des tentatives d'envol de Jean-Marie Le Bris dans un appareil plus lourd que l'air.

Le terme avion sera ensuite créé en 1875 par Clément Ader pour désigner sa série d'appareils volants, puis breveté par lui. C'est ainsi qu'il a appelé l'appareil baptisé Éole, avec lequel il décolle le 9 octobre 1890 puis rase le sol sur 50 mètres à 20 cm au-dessus de la piste. Cet événement ne sera toutefois pas homologué comme étant le premier vol : la hauteur atteinte était insuffisante pour le qualifier de tel. De fait, la performance de cette génération d'engins ne fera pas se bousculer les entrepreneurs car n'ayant pas assez de maîtrise de son domaine.

Le troisième prototype de Clément Ader, l'Avion III, effectue un vol sur 300 mètres devant un comité militaire le 14 octobre 1897 à Satory. Une autre raison à la non-homologation des vols de Clément Ader est que ces vols étaient soumis au secret militaire.

Entre-temps, Otto Lilienthal, grâce à des prototypes qui étaient réalisés à partir de nervures de bambou entoilées de coton, pouvait planer jusqu'à 400 m en se lançant du haut d'une colline haute d'environ vingt mètres. Le contrôle de la machine se faisait par des déplacements du corps comme pour les deltaplanes pendulaires contemporains.

Mais dans les premières années de l'aéronautique, après les exploits des frères Wright à partir du 17 décembre 1903, on ne parle guère d'avion mais d'aéroplane. En 1911, pour honorer la mémoire de Clément Ader, le Général Roques, créateur de l'aviation militaire, a décidé que tous les aéroplanes militaires s'appelleraient des avions. Mais ce n'est qu'avec la Première Guerre mondiale que les mots avion et aviation deviennent communs.

Santos Dumont construisit de nombreux ballons à bord desquels il vola et conçut le premier dirigeable pratique. La démonstration de son puissant aéronef plus-lourd-que-l'air le 14 Bis eut lieu dans le parc de Bagatelle près de Paris, avec un vol public, homologuant par la même le premier record du monde d'aviation, le 23 octobre 1906.

Bien que s'étant inspiré du mot latin avis (oiseau) précédemment utilisé par Jocelin Rives pour construire le néologisme aviation, Clément Ader, créant le mot avion, s'était amusé à lui faire correspondre l'acronyme suivant « appareil volant imitant l'oiseau naturel ».^{[réf. nécessaire]}

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 (aérofreinset 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.

Quand le vent relatif passe au dessus et au-dessous de l'aile, l'air qui passe sur l'extrados va plus vite qui 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 plus 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 portance, perpendiculaire au vent relatif
• La traînée, parallèle au vent relatif

La physique du vol

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 en contribuant au changement climatique.
Les émissions de CO₂ de 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, il 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).

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 préciaux, mais n'ont pas été conçu pour faciliter leur récupération 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^[1].

L’Association internationale du transport aérien (AITA) ^[2] a dit 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).

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
• l' ASV, avion sans pilote (Dassault nEUROn)
• ...

Notes et références

Voir aussi

Bibliographie

• François Besse, 100 avions de légende, Éditions Solar, 2004.
• Tom Aubain, "Un avion en trop", Editions Magnum, 1997.

Articles connexes

• Compétition aéronautique
• meeting aérien
• Autogire
• Aviateur
• Aviation
• Avion de ligne
• Gyroptère
• Hélicoptère
• Hydravion
• Instrument de bord
• Liste des avions civils
• Liste des avions militaires
• Catastrophe aérienne
• Morphologie d'un aéronef
• Ornithoptère
• Tiltrotor
• Compétition aéronautique
• Les Débuts de l'aviation dans les Yvelines

Liens externes

• (fr) Schéma détaillé d'un avion de ligne
• (fr) Fédération Française Aéronautique
• (en) Flight International Actualité - Infos
• (en) Airliners Photos d'avions

Aéronefs
Avion • Aérostat • Aérodyne • Deltaplane • Parachute • Parapente • Cage de pilotage • Ballon dirigeable • Montgolfière • Paramoteur • Planeur • Hélicoptère • Autogire • Ultra-léger motorisé • Aéronef D.V.

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