Décollage des aéronefs
Iliona & Marine
Qu'est-ce que le décollage ?
Le décollage est la phase au terme de laquelle un aéronef quitte le sol.
L'objectif du décollage est d'obtenir suffisamment de portance pour supporter le poids de l'aéronef sur le moins de distance possible.
La traînée des ailes au cours de l'accélération doit être la plus faible possible ; c'est pourquoi il faut vaincre les efforts de frottement des roues sur le sol et laisser augmenter la vitesse au-delà de la vitesse de décrochage avant de cabrer pour la montée dans les airs.
Qu'est-ce que le décrochage ?
Le décrochage est la perte de portance, sur un avion en palier, c'est à dire quand toutes les forces sont équilibrées (portance et poids ainsi que traction et traînée), le décrochage survient lorsque la vitesse est trop basse ou que l'angle d'incidence est trop élevé.
Avant de décoller, il faut effectuer les vérifications nécessaires au bon usage de l'appareil, assurer la sécurité et aligner l'avion sur la piste.
Comment aligner l'avion sur la piste ?
L'alignement sur la piste consiste à positionner l'axe de l'avion dans l'axe de piste.
Le décollage d'un avion se décompose en quatre phases :
-le roulage
-la rotation
-la réduction d'incidence
-la montée
Ces quatre phases vont être détaillées ci-dessous à l'aide de schémas :
Le roulage (volets sortis en configuration décollage) :
L'avion accélère sur la piste afin d'atteindre une vitesse lui permettant d'assurer sa sustentation par une portance suffisante.
La traction doit vaincre à la fois :
-le frottement des roues sur le sol
-la traînée aérodynamique
Que se passe-t-il pendant cette phase ?
Dans cette phase la portance et la traînée augmentent avec la vitesse, les efforts de frottement sur le sol diminuent au fur et à mesure que la portance équilibre le poids.
Ces quatre phases vont être détaillées ci-dessous à l'aide de schémas :
La rotation:
Lorsque la vitesse de décollage est atteinte, la portance est légèrement supérieure au poids de l'avion, le pilote effectue alors la rotation.
Quel est le principal risque de cette phase ?
Lors de la rotation, la portance augmente par accroissement de l'angle d'incidence; la traînée augmente également et la vitesse diminue : il y a un risque de décrochage car l'angle d'incidence est important et l'accélération est lente.
Remarque : pour effectuer une montée plus rapide, il serait tentant d'augmenter l'angle d'incidence. Toutefois, il ne faut surtout pas le faire car cela risquerait de conduire au décrochage de l'avion, avec un brutal retour au sol.
La réduction d'incidence :
La distance séparant le lâcher des freins de l'endroit où les roues quittent le sol s'appelle distance de roulement.
Le lâcher des freins correspond au début de la mise en mouvement.
La mise en palier, après que l'avion ait quitté le sol, a pour but de réduire l'incidence.
Que constate-t-on ?
-la traînée diminue
-il n'y a plus de frottement des roues sur le sol
-la vitesse augmente, l'avion continue d'accélérer
On distingue plusieurs types de montée :
-
La montée normale:
La montée normale s'effectue lorsque la vitesse minimale de sécurité est atteinte
L'avion continue à accélérer tout en prenant de l'altitude.
La montée peut s'effectuer selon trois configurations :
-montée à vitesse optimale, aussi appelée VOM
-montée à pente maximum
-montée à Vz (vitesse verticale) maximum: le but est de prendre un maximum d’altitude en un temps minimum
-
La montée à pente maxi (configuration lisse – volets rentrés) :
La montée à pente maxi permet de prendre le plus d'altitude possible sur une distance donnée.
On obtient ainsi une pente plus grande qu'avec les volets sortis.
En quoi cette montée est différente de la montée normale ?
Cette configuration est utilisée pour le franchissement d'obstacle lors du décollage. On remarque cependant que la distance de roulement volets rentrés est allongée.
Qu'est ce que la distance de décollage ?
La distance de décollage est définie comme étant la distance nécessaire à un avion au décollage pour atteindre les 15 mètres au-dessus du sol.
On remarque que :
-Elle est plus courte quand le vent de face est fort.
-Elle est plus courte quand les volets sont en position décollage, mais elle est plus longue quand les volets sont tous sortis ou en configuration lisse.
Quels paramètres influent sur le décollage ?
Lorsque la température augmente, la distance de décollage augmente.
Lorsqu'il fait chaud, l'air est moins dense. Il y a donc moins d'air pour porter l'aile et alimenter le moteur.
On observe que ρ, la masse volumique, diminue quand la température diminue.
Lorsque l'altitude augmente, la distance de décollage augmente.
En altitude, l'air est moins dense, il faut donc augmenter la vitesse et la distance de décollage afin d'avoir une portance suffisante.
En altitude, l'air est aussi plus rare et le moteur est moins puissant. Ainsi, l'accélération est plus lente.
Lorsque la masse augmente, la distance de décollage augmente.
Le décollage sans volets augmente la distance de décollage.
La pente ascendante de la piste augmente la distance de décollage.
Sur pente montante, l'avion accélère moins vite
Sur pente descendante, l'avion accélère plus vite, dans ce cas, la longueur de décollage diminue.
L'état ou la qualité de la piste modifie la distance de décollage.
L'herbe freine l'accélération de l'avion, la distance de décollage augmente.
Sans vent effectif de face, la distance de décollage augmente
Le vent arrière augmente la distance de décollage.
Quelles sont les meilleures conditions de montée ?
Chaque avion possède une vitesse ascensionnelle maximum dans des conditions données; cette vitesse est celle qui lui permet de gagner le plus de hauteur dans un temps fixé.
On peut aussi définir le meilleur angle de montée d'un avion : cet angle lui permet, lors du décollage par exemple, de gagner le maximum de hauteur sur une faible distance.
Qu'est-ce que des dispositifs hypersustentateurs ?
Ce sont des volets qui servent à augmenter la surface de l’aile et sa courbure.
Pour décoller, on utilise des dispositifs hypersustentateurs pour augmenter la portance.