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 portance, perpendiculaire au vent relatif,
* la traînée, parallèle au vent relatif.
La physique du vol[modifier]
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 :
o la portance, créée par le déplacement dans l'air d'une aile profilée,
o 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[modifier]
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[modifier]
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/100 km 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). Un calculateur simplifié de CO2 est disponible sur le site de la DGAC : [1]
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. Dans l'Union européenne, des mesures sont prises pour stopper cette augmentation : le protocole de Kyoto sera mis en application à partir de 2012, par l'inclusion de l'aviation civile dans le Système d'échange de quotas d'émissions européen, qui a pour objectif de réduire les émissions de C02 de 3% en 2012, et de 5% durant la période 2013-2020, comparées aux émissions moyennes constatées dans la période 2004-2006.
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 quantités 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[1].
L’Association internationale du transport aérien (AITA) [2] 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).
الإثنين يناير 03, 2011 2:13 pm