Avion - Définition et Explications

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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...) 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...), 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)...) 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...) B-52 Stratofortress).
  • avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale...) 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...) 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...), chargé de transporter du fret (Le transport de marchandises est une activité économique réglementée, à la fois par chaque...) 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...), 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...) 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 :...) (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...), 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...) 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...) 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...) relatif (l'écoulement d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) que subit l'aéronef (Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère...) 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 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...) sur l'aile appelée portance.

Plus l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) 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 principalement sur la...) 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...) des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) 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...) au vent relatif,
  • la traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un...), parallèle au vent relatif.

La physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) 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...) 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...), 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...) 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...) 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...), 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...) 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...) 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...) (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...) (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...)

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...) 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...), 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...), Métaux lourds contenus dans le kérosène (Le kérosène est un mélange d'hydrocarbures contenant des alcanes (CnH2n+2) de...) 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...) 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...) 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...), 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...), pas plus de gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...) par passager qu'une voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...). Par exemple le nouvel A380 (L'Airbus A380 est un avion civil quadriréacteur long-courrier construit par Airbus en Allemagne,...) 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...) (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...) de passagers, le type de moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) 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...), polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène...) 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...) 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...) la part due à l'aviation (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs,...), 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...) 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...): [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...) 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,...) 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...) (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...) des matériaux.

L’Association internationale du transport aérien (Le transport aérien est le secteur économique qui regroupe toutes les activités de...) (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 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....) (soit 500.000 t/an de CO2 rien que pour les grandes compagnies).

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