Avion
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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 (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique...) 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 (Un avion de chasse (aussi appelé chasseur) est un avion militaire conçu pour attaquer les avions adverses, qu'il s'agisse par exemple de bombardiers afin de les empêcher d'atteindre leurs cibles, ou d'autres...), ou chasseur, conçu pour l'interception et la destruction d'autres avions (Dassault Mirage III, Lockheed (La Lockheed Corporation (d'abord appelée la Loughead Aircraft Manufacturing Company) était un constructeur américain de l'aéronautique et de...) F-22 Raptor).
  • bombardier (tactique, stratégique ou nucléaire), dont la mission est de délivrer une ou plusieurs bombes (Boeing B-17 Flying Fortress, Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs aéronautiques et aérospatiaux au monde. Son siège social est situé à...) B-52 Stratofortress).
  • avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air,...) d'interception, ou intercepteur, conçu pour abattre les bombardiers ennemis avant que ceux-ci n'atteignent le territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en géographie humaine et politique, même si ce concept est utilisé par d'autres sciences humaines....) national (F-106 Delta Dart, Mig-31 Foxhund).
  • avion de transport (Un avion de transport ou avion-cargo est un avion destiné à transporter du matériel ou des marchandises d'un point à un autre. Dans le cas d'un avion de transport...), chargé de transporter du fret (Le transport de marchandises est une activité économique réglementée, à la fois par chaque pays et au niveau international.) et/ou du personnel (parachutistes par ex.) (A400M, Lockheed C-130 Hercules (Le Lockheed C-130 Hercules est un avion de transport militaire conçu par les États-Unis à la fin des années 1950. Il a rencontré un succès remarquable avec plus de...), C-160 Transall)
  • avion d'entraînement, avion conçu pour l'entraînement initial (Fouga Magister) ou avancé (Alpha Jet) -Aero L-39 Albatros des futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) 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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel (Système de détection et de commandement aéroporté (SDCA)).
  • l'avion multirôle (Un avion multirôle est un avion militaire capable d'effectuer plusieurs missions différentes : par exemple chasse, bombardement, reconnaissance, etc.) (le Rafale par exemple), qui doit cumuler plusieurs de ces missions
  • le drone (Un drone ("faux bourdon" en anglais) ; ou UAV (Unmanned Aerial Vehicle) est un aéronef sans pilote humain à bord. Il emporte une charge utile destinée, le plus...), avion sans pilote (Dassault nEUROn)
  • ...

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 (aérofreins et gouvernes de profondeurs") ;
  • D'un ou de plusieurs groupes moteurs et propulseurs à hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.) 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 (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) 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 (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est...) relatif (l'écoulement d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) que subit l'aéronef (Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. On distingue deux catégories d'aéronefs :...) 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 (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) 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 (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force (vertu) » et...) sur l'aile appelée portance.

Plus l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) formé entre l'aile et le vent relatif (angle appelé incidence) est important, plus la résultante aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets sur des éléments solides qu’ils environnent. L'aérodynamisme (terme...) sera grande. Ceci reste vrai jusqu'au point (Graphie) de décrochage, où la portance commence à décroître à cause de la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) 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 (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil à plomb) et justifie la généralisation de la...) au vent relatif,
  • la traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c'est la composante des efforts exercés sur le corps, dans la direction...), parallèle au vent relatif.

La physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) du vol

Forces auxquelles un avion est soumis.

Un avion subit trois types de forces :

  • la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) du réacteur (Un réacteur peut désigner :) ou la traction de l'hélice entraînée par le moteur ;
  • le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...), effet de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) terrestre sur la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) de l'appareil ;
  • la résultante des forces aérodynamiques décomposée en portance et en traînée :
    • la portance, créée par le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) 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 (On distingue :) 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 (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas...), la traction diminue, la traînée devient prépondérante et la vitesse diminue. Étant proportionnelle au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un...) de la vitesse, la portance diminue avec la vitesse : l'avion s'inscrit dans une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) 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 (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) (en tangage) consiste à intervenir sur la portance et la traction.
Le pilotage dans le plan horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice versa.) (en virage) consiste à intervenir en plus sur le roulis (inclinaison latérale) et le lacet (la direction).

Impact sur l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre...)

L'avion a, comme d'autres moyens de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des...) motorisé, un impact sur l'environnement, notamment en contribuant au dérèglement climatique. C'est au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.), quand les réacteurs fonctionnent à pleine puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) qu'il pollue le plus (CO2, NOx (NOx, de N symbole de l'azote, O celui de l'oxygène et x représentant une stœchiométrie inconnue est une abréviation utilisée dans le domaine de la...), Métaux lourds contenus dans le kérosène (Le kérosène est un mélange d'hydrocarbures contenant des alcanes (CnH2n+2) de formule chimique allant de C10H22 à C14H30. Issu du raffinage du...) ou provenant de l'usure des tuyères, imbrûlés...). Les avions sont aussi une source de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par...) sonore importante aux abords des aéroports et sous les zones d'entrainement d'avions militaires. Les aérosols et la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) 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 (L'aviation civile désigne tout ce qui est relatif à l'aviation non militaire. Cela englobe donc le transport civil de passagers et de marchandises.), 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 (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur...), pas plus de gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des...) par passager qu'une voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en...). Par exemple le nouvel A380 (L'Airbus A380 est un avion civil quadriréacteur long-courrier construit par Airbus en Allemagne, Espagne, France et Royaume-Uni et assemblé à Toulouse.) ne consomme que 3 à 4,5 l/100km par passager contre 1.5 à 15 litres pour une automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des moyens de...) (le chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) varie avec le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de passagers, le type de moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) et la taille du véhicule).
Les avions émettent aussi d'importantes quantités de NOx (oxydes d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz...), polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène biologique, physique ou chimique, qui audelà d'un certain seuil, et parfois dans certaines conditions (potentialisation),...) et également contributeur au réchauffement climatique). Ces NOx ne peuvent être traités par des pots (POTS est un sigle anglais qui signifie Plain Old Telephone System que l'on peut traduire en français par le bon vieux téléphone. Dans certains pays on parle de réseau fixe ou de téléphone fixe....) 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 (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou...) la part due à l'aviation (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs, technologies et règlements qui permettent d'utiliser un aéronef dans un but particulier. Ces diverses...), mais c'est le secteur, qui avec la marine marchande (Le terme marine marchande désigne tout ce qui fait l'objet, ou qui est en rapport, avec le transport maritime de marchandises ou de personnes. Le commerce mondial s'effectue à près de 95% par la...) augmente le plus rapidement, sans être soumis au protocole de Kyoto. voir le calculateur de CO2 d'Air France (Air France (officiellement Société Air France) (IATA : AF • OACI : AFR • indicatif radio : AIRFRANS) est la principale compagnie aérienne...): [1]

En termes d'écobilan,
la conception des avions fait appel à des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) dont la production est également - en amont - source d'impacts énergétiques écologiques et sanitaires. Et le traitement des avions en fin de vie (La vie est le nom donné :) 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 (Le mot monde peut désigner :). 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 quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou...) 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 (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans la construction aéronautique mondiale. Filiale à 100 % du groupe industriel EADS, il conçoit,...) (3 242 694€ aidé par l'Europe), à Tarbes, expérimente des procédés de déconstruction et valorisation ou recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. L'un des exemples qui illustre ce procédé est...) des matériaux.

L’Association internationale du transport aérien (Le transport aérien est le secteur économique qui regroupe toutes les activités de transport en avion ou en hélicoptère.) (AITA) 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 (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la...) de croisière au sol, ce qui devrait économiser 450 kilos de CO2 par atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est employé dans le domaine maritime ou...) (soit 500.000 t/an de CO2 rien que pour les grandes compagnies).

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