Matériel : Maquette d’avion

Observation : Le vol lent et le décrochage, l’hypersustentation, l’approche et l’atterrissage (C1M5)

Introduction : Après ce petit vol local, nous passons à la verticale de l’aire à signaux puis entamons notre circuit d’aérodrome par le début de vent arrière, nous passons en base, commençons la descente, puis après le dernier virage, commençons notre approche. A quelle vitesse allons-nous atterrir ; risquons-nous le décrochage si notre avion va trop lentement ; la longueur de la piste sera-t-elle suffisante ; quelle distance notre avion pourra-t-il parcourir sans moteur ?

v       Technique de pilotage : approche finale et atterrissage

Ø        L’approche

Pendant l’approche, le pilote vérifiera dans l’ordre : l’axe, le plan et la vitesse

§          L’axe : (fig. 1 à 3) En finale, vous voyez la piste sous forme d’un trapèze symétrique, s’il n’est plus symétrique, vous n’êtes plus sur l’axe de la piste.

§          Le plan : (fig. 4 et 5) La pente d’approche est un angle par rapport au sol de 3° ou 5% (pour une distance parcourue de 100 m, la variation d’altitude est de 5 m. Le fait que tous les avions utilisent la même pente d’approche accroît la sécurité en permettant au pilote de garder le contact visuel avec les autres aéronefs en approche finale (on voit sur la fig. 5 que les pilotes des avions situés sur la même verticale ne se voient pas).

Caractéristiques de la pente d’approche :

·          par rapport au sol : (fig. 6) L’angle de 3° détermine par rapport au sol une relation hauteur – distance. Aussi est-il possible de déterminer la hauteur à laquelle doit se trouver l’avion en fonction de la distance qui le sépare de l’entrée de piste.

·          dans l’avion : Il existe une relation entre :

¨        la pente d’approche suivie

¨        la vitesse sol de l’avion

¨        le taux de chute Vz (ou vitesse verticale)

Vz ^ft/min = vitesse sol ^kt ´ pente ^%

Sans vent                1 cran de volet        Vz = 80 ^kt ´ 5  ^% = 400 ^ft/min

                                       2 crans de volet       Vz = 70 ^kt ´ 5  ^% = 350 ^ft/min

avec vent (10 kt de face)        1 cran de volet        Vz = 70 ^kt ´ 5  ^% = 350 ^ft/min

                                                       2 crans de volet       Vz = 60 ^kt ´ 5  ^% = 300 ^ft/min

§          La vitesse : En approche elle est de 1,45 Vs, soit 1,45 ´ 100 (vitesse approximative de décrochage) = 145 km/h

Attention ! Lors du dernier virage, il faudra veiller à conserver la bille au milieu (virage symétrique), le dérapage extérieur de l’avion (aile extérieure attaquée en premier par le vent relatif, action sur le palonnier trop importante du côté du virage) occasionnant un facteur de charge plus important  et donc une vitesse de décrochage plus élevée.

Ø        L’atterrissage

L’atterrissage consiste à amener l’avion en contact avec le sol et à l’arrêter sur une distance compatible avec la longueur de piste disponible. C’est pourquoi la prise de contact doit s’effectuer à la plus faible vitesse possible tout en gardant une marge de sécurité suffisante par rapport à la vitesse de décrochage. D’où l’intérêt de se poser face au vent afin de diminuer la vitesse sol de l’avion. En courte finale, tous volets sortis, la vitesse sera de 1,3 Vs, soit 130 km/h

(fig. 7) Le pilote arrondira ensuite la trajectoire d’approche pour diminuer le taux de descente, le toucher des roues ayant lieu entre 1,1 et 1,2 de Vs, soit 110 – 120 km/h.

Ø        Le système lumineux d’indicateur de pente PAPI

(fig. 7 bis) Le système PAPI (Precision Approach Path Indicator = indicateur de plan d’approche de précision) est un système lumineux utilisable de jour comme de nuit, implanté aux abords de l’entrée de piste. A l’aide d’une série de projecteurs rouges ou blancs, il indique au pilote la position de l’avion par rapport au plan d’approche idéal.

v       Décrochage et dispositifs hypersustentateurs

Ø        Comment et pourquoi une aile d’avion décroche-t-elle ?

Ø        L’aile n’a plus assez de portance car la vitesse est trop basse Þ oui

Ø        Pour mieux comprendre le phénomène, revenons au profil d’aile et à la résultante aérodynamique

(fig. 8) La résultante aérodynamique est créée par l’effet de surpression et de dépression  autour de l’aile. La dépression (sur l’extrados) est beaucoup plus importante que la surpression (sur l’intrados), environ deux fois plus forte : la sustentation est générée essentiellement par l’extrados de l’aile.

(fig. 9) Comme pour la plaque inclinée, la résultante aérodynamique va être décomposée en deux forces : la traînée (Rx) et la portance (Rz).

Si, à partir d’une incidence nulle, on augmente lentement l’angle d’incidence du profil, la répartition des champs de pression évolue.

(fig. 10 et 11) Dans un premier temps, on voit augmenter la taille des zones de pression et de dépression avec un déplacement du maximum vers l’avant du profil : la résultante aérodynamique augmente et le centre de poussée avance.

(fig. 12) Lorsque l’incidence atteint une certaine valeur, le champ de dépression sur l’extrados diminue brutalement : on a atteint l’incidence de décrochage. On remarque que la déviation des filets d’air au bord d’attaque devient si importante qu’ils ne peuvent plus suivre l’extrados et qu’ils décollent ou décrochent de la surface de l’aile.

Ce phénomène appelé décrochage survient brutalement pour une incidence voisine de 20° et, la portance diminuant brutalement, l’avion perd de l’altitude.

Ce phénomène pourra être étudié plus précisément avec la portance, la traînée et la polaire de l’aile.

La portance est la composante verticale et la partie utile de la résultante aérodynamique.

Dès que celle-ci est égale ou supérieure au poids de l’avion, celui-ci peut se maintenir en équilibre dans l’air.

Elle est proportionnelle aux mêmes paramètres que la résistance de l’air et sa formule est :

Rz  = ½.r.V².S.Cz   

avec :                      r             masse volumique de l’air exprimée en kg/m³

S             surface de la voilure exprimée en m²

Cz            coefficient de portance (sans unité). Il prend en compte les caractéristiques de l’aile (forme, épaisseur, envergure, etc.) et, pour une aile donnée, la valeur du coefficient de portance va varier en fonction de l’incidence (fig. 13). On voit que le coefficient de portance augmente proportionnellement à l’incidence a jusqu’à ce qu’elle atteigne l’incidence de décrochage. A ce moment précis, le coefficient de portance chute brutalement.

§          Comment peut-on éviter le décrochage ?

§          En conservant une incidence faible Þ oui, mais en courte finale, on est obligé d’avoir une vitesse plus faible et pour ne pas perdre d’altitude, on est obligé de tirer sur le manche pour augmenter l’incidence donc la portance, d’où le risque de décrochage

§          Grâce aux volets Þ oui, quel est leur intérêt, comment influencent-ils sur le décrochage ?

§          (fig. 14) Les volets ainsi que les becs de bord d’attaque sont des dispositifs hypersustentateurs qui permettent de maintenir la portance à des vitesses plus faibles que sans volets. Ils agissent en augmentant à la fois la surface de l’aile et sa courbure et donc la portance de l’aile. Le becs permettent en plus un accroissement de l’angle d’incidence (ils canalisent les filets d’air ce qui leur donne de l’énergie pour recoller au profil). De plus, grâce aux becs et aux volets hypersustentateurs, les vitesses de décollage et d’atterrissage sont plus faibles, donc la longueur de piste nécessaire sera plus réduite.

§          Pourquoi n’utilise-t-on pas ces dispositifs hypersustentateurs en permanence ?

§          …

§          Lorsque ces dispositifs sont utilisés, la portance augmente fortement, mais malheureusement la traînée aussi : la résistance à l’avancement est plus grande. En dehors des phases de décollage et d’atterrissage, les becs et les volets sont donc rentrés afin de diminuer la traînée et la consommation en carburant. On dit alors que l’avion est en configuration lisse.

§          Quels sont les différents types de dispositifs hypersustentateurs ?

§          (fig. 15) Parfois des fentes sont aménagées entre le profil et le dispositif hypersustentateurs afin de redonner de l’énergie à l’écoulement de l’extrados et retarder ainsi le décollement de la couche limite. La vitesse à laquelle  le décrochage se produit est encore diminuée.

Fiche élève n° 13 (AM 1-07) remplie avec l’aide de l’enseignant

La traînée est la composante horizontale et la partie nuisible de la résultante aérodynamique. Plus cette traînée sera faible, plus l’avion avancera facilement. Elle est proportionnelle aux mêmes paramètres que la résistance de l’air et sa formule est :

Rx  = ½.r.V².S.Cz  

Comme pour la portance, le coefficient de traînée prend en compte les caractéristiques de l’aile (forme, épaisseur, envergure, etc.) et, pour une aile donnée, la valeur du coefficient de traînée va varier en fonction de l’incidence (fig. 16). On voit que la traînée est minimale pour une incidence légèrement négative puis, lorsque l’incidence augmente, la traînée augmente peu à peu, puis de plus en plus vite.

¨        La traînée induite

Il existe plusieurs types de traînée :

Ø        La traînée de profil due aux forces de frottement sur le profil

Ø        La traînée de forme due à la forme du profil

Ø        La traînée induite : (fig. 17) A l’extrémité de l’aile la surpression de l’intrados a tendance à aller combler la dépression d’extrados en contournant l’extrémité de la voilure. Comme l’avion avance, le mouvement de rotation ainsi amorcé crée un tourbillon à chaque extrémité d’aile, appelé tourbillon marginal ou vortex.

Ces vortex freinent la progression de l’avion, pour tenter de les supprimer, il existe deux solutions :

§          (fig. 18) la première consiste à concevoir des ailes les plus longues possible

§          (fig. 19 et 20) la deuxième consiste à placer deux ailettes verticales aux extrémités des ailes : des winglets.

Les tourbillons marginaux forment également  une turbulence de sillage  représentant un danger important pour un avion qui y pénètre (retournement de l’avion), on ménage donc une distance de sécurité entre les gros porteurs et les avions légers.

Fiche élève n° 14 Tourbillons marginaux (AM 1-06) remplie avec l’aide de l’enseignant

¨        Comment est-il possible d’utiliser la traînée ?

¨        Pour ralentir l’avion Þ oui, à l’atterrissage et pour diminuer les distances de roulement

¨        En vol, les dispositifs particuliers permettant d’augmenter fortement la traînée sont les aérofreins et les hyposustentateurs ou spoilers :

Ø        Les aérofreins servent à freiner l’avion à l’atterrissage pour diminuer les distances de roulement. En général, il s’agit de grilles qui ne perturbent pas l’écoulement sur l’aile (et ne modifient donc pas la portance), mais qui génèrent une forte augmentation de la traînée. Ils peuvent être placés sur l’extrados, l’intrados, ou sur le fuselage.

Ø        (fig. 21) Les hyposustentateurs ou spoilers ont les mêmes effets que les aérofreins : ils augmentent la traînée mais diminuent aussi fortement la portance. Ce sont des plans mobiles placés exclusivement sur l’extrados de l’aile qui ne laissent passer aucun écoulement et qui détruisent aussi la portance.

Ø        Quels sont les indices permettant de détecter l’approche du décrochage ?

Ø        …

Ø        Perte d’efficacité des gouvernes (les gouvernes sont molles)

Ø        Le buffeting : vibrations dues à l’apparition d’un écoulement tourbillonnaire sur l’aile

Ø        L’avertisseur de décrochage, petite palette mécanique du bord d’attaque de l’aile qui est soulevée par le vent relatif lorsque l’angle d’incidence atteint une valeur proche de l’incidence de décrochage. Il se déclenche 5 à 10 kt avant le décrochage

v       La polaire de l’aile : incidence de décrochage et finesse

(fig. 22) La polaire est une combinaison des graphes Cx et Cz déjà étudiés.

(fig. 23) Les points intéressants pour nous :

Ø        M1 représente l’angle d’incidence où la portance est nulle

Ø        M2 représente l’angle d’incidence où la traînée est minimale

Ø        M4 représente l’angle d’incidence maximale, celui du décrochage

Ø        M3 représente l’angle d’incidence où la finesse aérodynamique est maximale

Matériel : Maquette d’avion

Introduction : Notre montée achevée, nous nous mettons en palier. Quelles sont les forces s’appliquant à notre aéronef aux différents régimes de vol ; si le moteur s’arrête, notre avion va-t-il tomber ; comment la mise en virage se fait-elle ; peut-on incliner notre avion autant que l’on veut sans risquer un accident ; si nous rencontrons des perturbations, notre avion restera-t-il stable ?

Observation : Le vol de l’avion (C1M1)

Questionnement : Quelles sont les forces s’appliquant à notre aéronef  aux différents régimes de vol ?

Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

Toutes ces forces  vont s’appliquer au centre de gravité de l’avion.

Si l’avion effectue un vol rectiligne uniforme (sa trajectoire est une droite et sa vitesse est constante), il faudra que la somme des forces appliquées au centre de gravité soit nulle.

v       Vol en palier rectiligne uniforme (en ligne droite et sans accélération)

(fig. 1) Quatre forces s’équilibrant deux à deux vont s’appliquer à l’avion :

Ø        L’avion vole selon une trajectoire horizontale, donc la portance doit équilibrer le poids :

Portance = poids Û Rz = mg

Ø        Pour voler à vitesse constante, la traction de l’hélice (ou la poussée du réacteur) doit équilibrer la traînée :

La portance et la traînée composant la résultante aérodynamique sont proportionnelles aux mêmes paramètres que la résistance de l’air, ainsi :

Rz = mg = ½.r.V².S.Cz                            Portance et traînée varient comme le carré de la vitesse du vent

                                                                              relatif. Si la vitesse du vent relatif triple (´ 3), la portance et la

Rx = T = ½.r.V².S.Cx                             traînée sont multipliées par neuf (´ 3² = 9)

avec : m masse de l’avion en kg

                g              accélération de la pesanteur = 9,81 m/s

                T             traction de l’hélice (ou poussée du réacteur) en N (Newtons)

                r             masse volumique de l’air exprimée en kg/m³

S             surface de la voilure exprimée en m²

                Cz            coefficient de portance (sans unité)

                Cx           coefficient de traînée (sans unité)

Fiche élève n° 10 (AM 1-01) remplie avec l’aide de l’enseignant

Observation : Le pilotage (C1M3)

v       Vol en montée rectiligne uniforme

(fig. 2) Définition des termes « assiette », « pente », et « incidence »

Ø        Les montées associées

(fig. 3 dessinée au tableau) A chaque type de montée va correspondre une seule incidence de l’appareil et donc pour le pilote, une seule Vi à afficher. Le choix du type de montée va dépendre de la configuration de la piste :

§          S’il faut prendre le plus d’altitude sur une distance donnée (ex : face à une rangée de peupliers), le pilote va adopter la vitesse de pente max (Vx max = 130 km/h sur Robin)

§          S’il faut atteindre une altitude donnée en un temps minimal (ex : en décollant du fond d’une vallée, il faut passer un col), le pilote va adopter la vitesse de finesse max (Vz max = 140 km/h sur Robin)

§          S’il s’agit de prendre une altitude à la meilleure vitesse (ex : long voyage sur parcours plat), le pilote adoptera la vitesse optimale de montée (VOM = 150 km/h sur Robin)

En pratique, nous adopterons successivement ces trois vitesses : après avoir décollé et passé les 300 ft, nous passons de la vitesse de pente max (130 km/h) à la vitesse de finesse max (140 km/h), nous coupons la pompe électrique, rentrons les volets puis adoptons la vitesse optimale de montée par économie (150 km/h).

Ø        Conditions d’équilibre du vol en montée

(fig. 4) En montée à vitesse et trajectoire constantes, l’équilibre des forces est un peu plus complexe, car la portance et le poids ne sont plus directement opposés, le poids restant vertical, la portance est perpendiculaire à la trajectoire donc inclinée par rapport à la verticale.

S’oppose à la portance un composante du poids P’ et ainsi l’équilibre.

S’oppose à la traction la traînée à laquelle vient s’ajouter une composante du poids Px, qu’on pourrait comparer à une force qui a tendance à faire reculer l’avion. Traînée et composante du poids Px s’ajoutant, pour s’opposer à ces forces et créer l’équilibre, la traction (donc la puissance) devra être plus grande en montée qu’en vol horizontal.

v       Vol en descente rectiligne uniforme

Ø        Si le moteur s’arrête, notre avion va-t-il tomber ?

Ø        Non, il va planer Þ oui

Ø        (fig. 5 dessinée au tableau) En descente planée sans moteur, la portance qui est toujours perpendiculaire à la trajectoire s’écarte de la verticale d’un angle égal à la pente de descente. Le poids admet deux composantes, une perpendiculaire à la trajectoire appelée P’ est directement opposée à la portance donc d’égale valeur, l’autre parallèle à la trajectoire, Px, orientée dans le sens de déplacement et qui s’oppose à la traînée pour l’équilibrer. Dans ce cas précis, cette composante Px équilibre la traînée et remplace la traction. Ainsi l’avion se comporte un peu comme une bicyclette sur une pente descendante où il n’est nullement besoin de pédaler pour avancer…donc pas besoin de moteur.

Remarquons qu’en montée comme en descente, la portance est inférieure au poids, puisqu’elle n’est pas opposée à celui-ci, mais à la composante P’ du poids, elle-même plus petite que le poids et égale à la portance (le facteur de charge est compris entre 1 et 0 : expliqué plus tard)

Ø        Que se passe-t-il si on met un peu de gaz en descente planée ?

Ø        L’avion va accélérer Þ oui, car on fournit de la traction qui s’ajoute à la composante du poids Px

Fiche élève n° 11 (AM 1-14) remplie avec l’aide de l’enseignant

Introduction : Nous venons de décoller, nous avons passé 300 ft, nous passons de la pente de montée max (130 km/h) à la pente de finesse max (140 km/h), nous coupons la pompe électrique et rentrons les volets.

Questionnement : Jusqu’à quelle altitude pouvons-nous monter et selon quelles règles ?

Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

v       …

v       Nous pourrons monter jusqu’au FL 195, soit 19500 ft, cependant les règles de vol ne seront pas les mêmes selon que nous volerons en VFR ou IFR, en espace aérien contrôlé ou non contrôlé, au-dessus ou en dessous de la surface S.

v       Nous volerons selon les règles VFR (Visual Flight Rules), en respectant la règle fondamentale « voir et éviter », ce qui nous amènera à naviguer en suivant des repères visuels au sol et à assurer de façon visuelle notre espacement par rapport aux autres aéronefs. Pour pouvoir voler suivant les règles VFR, le pilote devra donc avoir des conditions météorologiques minimales nommées VMC (Visual Meteorological Conditions). Ces conditions dépendent de l’espace aérien dans lequel nous évoluerons. (fig. 1)

Ø        En espace aérien contrôlé (C, D ou E), nous devrons voler à 300 m verticalement et 1500 m horizontalement des nuages, avec une visibilité horizontale de 8 km au-dessus du FL 100 et 5 km en-dessous du FL 100.

En-dessous du FL 100 (Flight Level = niveau de vol), soit 10000 ft, notre Vi sera inférieure ou égale à 250 kt, soit 450 km/h (le nœud est une vitesse = nombre NM parcourus en 1 heure Þ règle de conversion :

§         kt ´ 2 – 10 % = km/h

§         km/h ¸ 2 + 10 % = kt)

Ø        En espace aérien non contrôlé (F ou G ) et en dessous de la surface S, nous devrons voler hors des nuages, en vue de la surface, avec une visibilité horizontale de 1,5 km ou 30 secondes de vol. Au-dessus de la surface S, les règles sont les mêmes qu’en espace aérien contrôlé.

La surface S correspond  à une hauteur de 3000 ft au-dessus du sol ou de la mer (on dira 3000 ft AGL ou AMSL),ce qui correspond à une hauteur de 900 m (règle de conversion :

¨        ft ¸ 3 – 10 % = m

¨        m ´ 3 + 10 % = ft)

v       En vol IFR (Instrument Flight Rules), le pilote pourra voler sans repères visuels au sol, il utilisera ses instruments de bord. Cela implique que l’avion possède un équipement IFR (horizon artificiel, éclairage des instruments, radionavigation, …) et que le pilote possède la qualification IFR. De plus, le pilote sera en contact radio permanent avec un service de contrôle aérien (tour de contrôle et centre de contrôle régional).

Questionnement : Avec qui serons-nous en contact radio ?

Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

v       …

v       En espace non contrôlé (comme au Tréport), nous serons en auto information, nos communications radio serviront à informer les autres avions de notre position et de nos intentions. Nous utiliserons la fréquence allouée pour l’auto information figurant sur la carte VAC de l’aérodrome (A/A), sinon nous utiliserons le 123,50 Mhz sur tous les aérodromes et le 130,00 Mhz sur les altiports.

Dans nos messages, nous nous identifierons en donnant notre immatriculation. La qualité de la transmission par radio n’étant pas toujours très bonne, nous exprimerons chaque lettre avec un nom qui lui est associé dans l’alphabet international (Voir séance n° 7 fig.2)

Questionnement : Que faire si nous rencontrons un autre avion ?

Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

v       Priorité à celui qui est à droite Þ oui

v       Priorité à celui qui est plus haut Þ non

v       …

v       (fiche 2)

v       (fig. 4 : remettre les couleurs) En cas de mauvaise visibilité et de nuit, les feux de navigation et d’anticollision permettent grâce à leur couleur et leur disposition de matérialiser  la trajectoire des autres aéronefs.

Questionnement : Etant à proximité de la mer, nous risquons de la survoler, en avons-nous le droit ?

Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

v       …

v       (fig. 5) Il est possible de survoler des étendues maritimes en VFR, cependant au-delà de la distance permettant en cas de panne moteur d’atteindre la terre, nous devrons déposer un plan de vol et respecter des règles d’emport d’équipements de survie :

Trois distances sont prises en compte :

1.        Distance maximale en plané

C’est la distance maximale que peut parcourir l’avion, son moteur étant en panne. Au-delà de cette distance : 1 gilet par personne

2.        50 NM de la côte

Au-delà et quelque-soit la distance maximale de plané de l’avion : 1 gilet par personne

3.        100 NM de la côte

Au-delà, l’aéronef doit avoir à son bord :

·          1 émetteur radio

·          1 balise de survivance

·          des canots

·          1 gilet par personne

Travail à la maison : Initiation à l’aéronautique pp 105 – 108

·          1 maquette d’avion (fixer des fils aux extrémités des axes longitudinal, transversal et vertical

·          1 toupie

Introduction : Nous décollons, le véritable pilotage commence, par quels moyens allons-nous contrôler cet avion, la rotation du moteur va-t-elle influer sur les commandes de vol ?

v       Axes de rotation, commandes de vol et gouvernes

Ø        Observation : (fig. 1)

Démontrer sur la maquette les axes :

§          De roulis (axe longitudinal)

§          De tangage (axe transversal)

§          De lacet (axe vertical)

Les variations d’attitude de l’aéronef autour de son centre de gravité sont provoquées par le braquage de plans mobiles (gouvernes principales). Ces gouvernes sont activées par des commandes de vol situées dans le poste de pilotage. Chaque commande de vol permet de déplacer l’avion autour de l’un des trois axes.

Ø        Questionnement : Quelles sont les commandes de vol et gouvernes activées pour chaque variation d’attitude autour des axes de roulis, de tangage et de lacet ?

Ø        Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

§          Réponses sous forme écrite par des phrases ou des schémas

§          (fig. 2, 3, 4, 5, 6 et 7) Commentaire des schémas et légendes à inscrire (gouverne de profondeur, manche ou volant, gouverne de direction, aileron)

Au sol, sur Robin, le palonnier commande la roulette de nez

        A l’arrière des gouvernes peuvent se trouver des compensateurs, petites surfaces servant à compenser les efforts que le pilote doit effectuer sur les commandes

Fiche élève n° 7 (AM 1-08) Remplie avec l’aide de l’enseignant

v       Effets secondaires de nos commandes de vol : lacet inverse et roulis induit

Ø        Lacet inverse

§          Observation : Démonstration sur maquette du lacet inverse : mise en virage à droite Þ

braquage de l’aileron opposé au virage Þ le nez de l’avion se déporte vers la gauche puis revient dans le sens du virage

§          Questionnement : Pourquoi la mise en virage provoque-t-elle la déviation de l’axe longitudinal ?

§          Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

·         …

·         (fig. 8) Commentaire du schéma descriptif du phénomène (résumé fiche 9)

Ø        Roulis induit

§          Observation : Démonstration sur maquette du roulis induit : le pilote donne du pied à droite Þ braquage de la gouverne de direction à droite Þ le nez de l’avion se déporte à droite, puis l’avion s’incline à droite

§          Questionnement : Pourquoi l’utilisation du palonnier déclenche-t-elle une mise en virage de l’avion ?

§          Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

·         …

·         (fiche 10, fig. 3 à 8) Commentaire de schéma descriptif du phénomène

v       Le effets moteur et conséquences sur le pilotage

Ø        Observation : Le moteur et l’hélice ont pour but de fournir la traction nécessaire afin de maintenir une vitesse, accélérer ou décélérer, mais ils ont des effets perturbateurs non souhaités agissant sur les trois axes de rotation de l’avion, qui tendent à perturber la trajectoire, ce que nous allons devoir contrer.

Ø        Questionnement : Quels sont les principaux effets moteur ?

Ø        Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

§          …

§          Ce sont :

·         Le souffle hélicoïdal (fig. 11, 12 et 13)

C’est le plus important des effets sur nos avions légers, qui provoque des modifications de symétrie par rotation autour de l’axe de lacet. C’est à basse vitesse et forte puissance que le souffle hélicoïdal est le plus important car les spires du souffle sont serrées, donc en phase de décollage ou de montée. En vol normal, les spires s’allongent en raison de la vitesse, les effets en sont donc amoindris. Le sens de déport latéral dépend du sens de rotation de l’hélice (à droite pour le Robin). Les corrections s’effectuent au pied avec les palonniers.

·         Le couple de renversement (fig. 14)

Expérience : mise en route d’un moteur électrique. A la mise en route, le moteur a tendance à vouloir tourner en sens inverse de l’arbre du moteur, il subit le couple de renversement.

L’avion est donc soumis aux mêmes effets, le moteur et l’hélice tournent dans un sens (à droite pour le Robin) et l’ensemble de l’avion a tendance à tourner dans l’autre sens, en rotation autour de l’axe de roulis, par variation d’inclinaison. Pour l’en empêcher il faudra agir sur les ailerons à l’aide du manche, latéralement (manche à droite sur Robin). Sur nos avions légers, cet effet est négligeable.

·         Le couple de tangage (fig. 15 et 16)

Comme son nom l’indique, il provoque des rotations autour de l’axe de tangage, ce qui aura un effet cabreur ou piqueur que l’on contrera à l’aide de la gouverne de profondeur commandée par le manche d’avant en arrière.

Au regard des fig. 15 et 16, on s’aperçoit que la veine fluide provoquée par l’hélice tend à être canalisée par l’extrados de l’aile et déviée vers le bas après le bord de fuite, venant ainsi frapper l’empennage arrière par le dessus, provoquant une dépression négative d sous celui-ci. Si la puissance augmente, le souffle augmente accroissant la dépression négative de l’empennage d’ qui créait l’effet cabreur. Si on réduit la puissance, le souffle diminue (la dépression négative également), ce qui tend à faire piquer naturellement l’avion.

·         Les effets gyroscopiques (fig. 17)

Expérience : faire tourner une toupie.

Tout objet qui tourne rapidement est une masse en rotation qui se comporte comme un gyroscope. Le gyroscope a la propriété de garder son axe de rotation fixe dans l’espace, sauf si on le perturbe auquel cas il réagit d’une certaine façon. L’hélice se comporte donc comme un gyroscope. Si on garde une même trajectoire rectiligne à même assiette, il ne se passe rien. Par contre si on modifie la position de l’avion, il va y  avoir une réaction non désirée et momentanée pendant la modification de position et par rapport au disque de l’hélice, 90° plus loin que l’action produite, dans le sens de rotation de l’hélice.

·         Quels sont les effets sur le pilotage ?

¨        Au décollage, dès la mise en puissance et en montée le souffle hélicoïdal sera prédominant, il faudra le contrer (rotation autour de l’axe de lacet vers la gauche sur Robin) par du pied à droite

¨        (fig. 18 et 19) En vol en palier, après une diminution ou une augmentation importante de puissance, le souffle hélicoïdal et le couple de tangage vont respectivement engendrer une inclinaison à droite ou à gauche et une assiette à piquer ou à cabrer de l’avion.

v       Technique de pilotage : le décollage

Ø        Observation : Lire fiche 20 : « Le décollage de DR 400 – 120 »

Ø        Questionnement : Dans quelles conditions, le roulage sera-t-il plus court ?

Ø        Conceptions initiales - Evolution, expériences, recherches documentaires :

§          Utilisation d’un volet hypersustentateur Þ oui, augmentation de la portance par braquage des volets, la vitesse créant la portance nécessaire au décollage (portance > poids) est atteinte plus tôt.

§          Au niveau de la mer plutôt qu’en altitude Þ oui, car plus l’air est dense (masse volumique de l’air élevée), plus grande est la résistance de l’air et donc la portance.

§          Par température faible plutôt qu’élevée Þ oui, car la masse volumique de l’air frais est plus grande.

§          Par vent debout plutôt que par vent arrière Þ oui, car c’est le vent debout (ou vent de face) qui va créer une portance supplémentaire et la vitesse de décollage sera atteinte plus tôt.

Fiche élève n° 8 (C 1-05) et 9 (C 1-06) remplie avec l’aide de l’enseignant

Travail à la maison : Initiation à l’aéronautique pp 53 – 56

QCM 8 Vol local : décollage (axes de rotation, commandes de vol et gouvernes, effets secondaires, effets moteur, technique de pilotage) questions 1 à 20
QCM 8 Vol local : décollage (axes de rotation, commandes de vol et gouvernes, effets secondaires, effets moteur, technique de pilotage) questions 21 à 38

Ø        Les instruments de contrôle du moteur

On trouve sur la plupart des avions :

§          Des voyants de pression d’huile et d’essence

§          Un voyant de charge d’alternateur

§          Une jauge de carburant par réservoir (un seul réservoir sur Robin)

§          Un compte-tours moteur (RPM ou nombre de tours par minute)

On peut également trouver d’autres instruments qui indiquent :

§          La température culasse (lubrification)

§          La température de l’air dans le carburateur (givrage carburateur)

§          Le débit du carburant = fuel flow ou débitmètre (réglage de la richesse)

§          La pression d’admission

§          La dépression (instruments gyroscopiques)

§          La température des gaz d’échappement (EGT, réglage de la richesse)

Ø        Les instruments de navigation et de radiocommunication

§          Le compas magnétique

(fig. 18 et 19) C’est l’instrument de base de la navigation. C’est une boussole composée d’un flotteur contenu dans un bol étanche. Le compas permet de mesurer l’orientation de l’avion par rapport au Nord magnétique : c’est le cap magnétique.

Le compas peut donner des indications erronées :

·         En virage

·         Lors des variations de vitesse

·         En atmosphère turbulente

§          Le conservateur de cap ou directionnel

(fig. 20) C’est pourquoi on utilise un conservateur de cap gyroscopique ou directionnel, calé sur la boussole lorsque celle-ci est utilisable.

§          Le transpondeur

Indissociable du radar secondaire, il transmet au contrôleur l’identité de l’avion, sa position et éventuellement son altitude (si équipé d’un alticodeur)

Fiche élève n° 6 (NSR 1-18) Remplie avec l’aide de l’enseignant

Travail à la maison : Initiation à l’aéronautique pp 115-123

QCM 6 Check-list : les instruments de bord questions 1 à 20
QCM 6 Check-list : les instruments de bord questions 21 à 43