LE DECOLLAGE
Comment un avion décolle-t-il ?
Qu’est-ce qui permet à un avion de décoller ?
Comment un avion est-il propulsé ?
La première étape permettant le vol de l’avion est le décollage. Au sens le plus strict, le décollage est un évènement instantané où l’avion n'est plus en contact avec le sol. Pour le pilote, le décollage est une suite d'actions qui inclut l'alignement sur la piste, l'accélération, la rotation, le décollage proprement dit, la montée initiale accompagnée de la rentrée du train et des éléments hypersustentateurs.
Pour décoller, l’avion doit atteindre une vitesse à laquelle la devient suffisante pour quitter le sol. Pour atteindre cette vitesse de décollage, l'avion doit rouler sur la piste ou être catapulté dans les airs lorsque la distance de décollage n'est pas suffisante, comme sur un porte-avions.
Au décollage la portance résulte de la composition vectorielle de trois forces : portance de l'aile, composante verticale de la poussée des moteurs, effet de sol.
Comment fonctionnent ces moteurs ?
Quel rôle exercent-ils ?
C'est simple, le moteur fait avancer l'avion : l'air est aspiré par les zones de la soufflante puis expulsé à grande vitesse à l'arrière du moteur, créant ainsi la poussée nécessaire. C'est le principe de la loi de Newton : pour chaque action, il existe une réaction égale et opposée. La force de propulsion est créée par un déséquilibre des forces de pression qui agissent sur la structure du moteur, si le rejet des gaz à l’extérieur ne crée pas directement la force de propulsion. Les deux phénomènes sont cependant étroitement liés, car c’est l’expulsion de gaz à l’extérieur qui est à l’origine du déséquilibre des forces de pression internes.
En fait, tous les moteurs d’avion utilisent le principe de réaction. Deux types de moteurs sont souvent utilisés : le statoréacteur et le turboréacteur.
Qu'est-ce qu'un statoréacteur ? Un turboréacteur ?
Qu'est-ce qui les différencie ?
Le Leap est une nouvelle génération de turboréacteurs. C'est un moteur à taux de dilution élevé c’est-à-dire qu’un gros volume d’air contourne la turbomachine pour être directement éjecté à l’arrière du moteur. La soufflante agit comme une hélice : en tournant, ses aubes profilées poussent l’air dans le moteur. En clair, un turboréacteur est un moteur à réaction muni d'une turbine à gaz, fonctionnant sur le principe d’action-réaction. Mais il existe également des turboréacteurs à double flux.Plus légers, les composites sont également plus efficients et plus résistants. Les compresseurs ultra performants amènent l’air dans la chambre de combustion dans des conditions optimales de pression et de température.
Schéma du fonctionnement d'un turboréacteur
Schéma du fonctionnement d'un turboréacteur à double flux
Le statoréacteur est le moteur le plus simple, car il n’a aucune partie tournante. La combustion du carburant avec l’air créé un « jet » qui s’échappe grâce à un conduit : une tuyère. Le déséquilibre des forces de pression à l’intérieur du moteur constitue la force de propulsion. Cette force est transmise à l’avion par le système d’accrochage du moteur. Ce type de moteur est plus intéressant pour les véhicules à grande vitesse. Il est simple, mais il ne peut pas se mettre en marche tout seul, il faut donc l’associer à un autre système de propulsion, comme un moteur-fusée. Un statoréacteur est un système de propulsion des aéronefs qui utilise le cycle thermodynamique classique compression/combustion/détente, et pour lequel la poussée est produite par éjection de gaz issus de la combustion d'un carburant, généralement le kérosène. L'air est injecté à vitesse supersonique (supérieure à celle du son) dans l'entrée d'air (à gauche). Celle-ci permet de comprimer l'air en abaissant sa vitesse (théorème de Bernouilli). L'augmentation de pression s'accompagne d'une augmentation de température de l'air. L'air comprimé arrive alors dans la chambre de combustion avec une pression et température élevée et une vitesse réduite (Mach <1) et il est mélangé à du carburant pulvérisé par des injecteurs à l'endroit où la pression de l'air est maximale. Le carburant s'enflamme grâce à un système d'allumage et la combustion est entretenue grâce à des dispositifs appelés "accroches flammes". Cette combustion produit des gaz chauds en grande quantité, qui, en se détendant dans la tuyère, vont accélérer, provoquant une poussée significative.
Schéma du fonctionnement d'un statoréacteur
Quels sont les autres facteurs permettant le décollage ?
L’avion décolle également grâce à la forme des ailes. L’aile a été conçue avec une surface courbe pendante sur le dessus. La forme de l’aile, appelée profil ou surface portante, transperce alors l’atmosphère et dévie le courant d’air vers une autre direction. Comme la surface portante exerce une force sur l’air, l’aile est poussée dans la direction opposée.
A suivre :