Aviation : Commandes de vol

Au fur et à mesure que l'aviation mûrissait et que les concepteurs d'avions en apprenaient davantage sur l'aérodynamique, l'industrie a produit des avions plus gros et plus rapides. Par conséquent, les forces aérodynamiques agissant sur les gouvernes ont augmenté de façon exponentielle. Pour rendre gérable la force de commande requise par les pilotes, les ingénieurs aéronautiques ont conçu des systèmes plus complexes. Au début, des conceptions hydromécaniques, composées d'un circuit mécanique et d'un circuit hydraulique, ont été utilisées pour réduire la complexité, le poids et les limites des systèmes de commandes de vol mécaniques.

Au fur et à mesure que les avions devenaient plus sophistiqués, les gouvernes étaient actionnées par des moteurs électriques, des ordinateurs numériques ou des câbles à fibres optiques. Appelé « fly-by-wire », ce système de commandes de vol remplace la connexion physique entre les commandes du pilote et les gouvernes de vol par une interface électrique. De plus, dans certains aéronefs gros et rapides, les commandes sont renforcées par des systèmes actionnés hydrauliquement ou électriquement. Dans les commandes de vol électriques et assistées, la sensation de la réaction des commandes est renvoyée au pilote par des moyens simulés.

Les recherches en cours au centre de recherche en vol de Dryden de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) portent sur les systèmes de commande de vol intelligents (IFCS). L'objectif de ce projet est de développer un système de contrôle de vol adaptatif basé sur un réseau de neurones. Appliqué directement aux erreurs de rétroaction du système de commande de vol, l'IFCS fournit des ajustements pour améliorer les performances de l'avion en vol normal, ainsi qu'en cas de défaillance du système. Avec l'IFCS, un pilote est capable de garder le contrôle et d'atterrir en toute sécurité un aéronef qui a subi une défaillance d'une gouverne ou des dommages à la cellule. Il améliore également la capacité de mission, augmente la fiabilité et la sécurité du vol et allège la charge de travail du pilote. 

Les avions d'aujourd'hui utilisent une variété de systèmes de commande de vol. Par exemple, certains aéronefs de la catégorie des pilotes sportifs s'appuient sur le contrôle du transfert de poids pour voler, tandis que les ballons utilisent une technique de combustion standard. Les hélicoptères utilisent un cyclique pour incliner le rotor dans la direction souhaitée ainsi qu'un collectif pour manipuler le pas du rotor et des pédales anti-couple pour contrôler le lacet.

Pour plus d'informations sur les systèmes de commandes de vol, reportez-vous au manuel approprié pour obtenir des informations relatives aux systèmes de commandes de vol et aux caractéristiques de types d'aéronefs spécifiques. 

Commandes de vol

Les systèmes de commande de vol des aéronefs se composent de systèmes primaires et secondaires. Les ailerons, la profondeur (ou le stabilisateur) et le gouvernail constituent le système de commande principal et sont nécessaires pour contrôler un aéronef en toute sécurité pendant le vol. Les volets d'aile, les dispositifs de bord d'attaque, les spoilers et les systèmes de compensation constituent le système de commande secondaire et améliorent les caractéristiques de performance de l'avion ou soulagent le pilote d'efforts de commande excessifs. 

Commandes de vol principales 

Les systèmes de contrôle des aéronefs sont soigneusement conçus pour fournir une réactivité adéquate aux entrées de contrôle tout en permettant une sensation naturelle. À basse vitesse, les commandes semblent généralement molles et lentes, et l'avion répond lentement aux applications de commande. À des vitesses plus élevées, les commandes deviennent de plus en plus fermes et la réponse de l'avion est plus rapide.

Le mouvement de l'une des trois gouvernes de vol principales (ailerons, profondeur ou stabilisateur ou gouvernail) modifie le flux d'air et la répartition de la pression sur et autour du profil aérodynamique. Ces changements affectent la portance et la traînée produites par la combinaison profil aérodynamique / surface de contrôle et permettent à un pilote de contrôler l'avion autour de ses trois axes de rotation.

Les caractéristiques de conception limitent la déviation des gouvernes de vol. Par exemple, des mécanismes d'arrêt de commande peuvent être incorporés dans les tringleries de commande de vol, ou le mouvement de la colonne de commande et/ou des pédales de direction peut être limité. Le but de ces limites de conception est d'empêcher le pilote de surcontrôler et de surcharger l'avion par inadvertance lors de manœuvres normales.

Un aéronef bien conçu est stable et facilement contrôlable lors de manœuvres normales. Les entrées des gouvernes provoquent un mouvement autour des trois axes de rotation. Les types de stabilité d'un aéronef sont également liés aux trois axes de rotation.

Ailerons

Les ailerons contrôlent le roulis autour de l'axe longitudinal. Les ailerons sont attachés au bord de fuite extérieur de chaque aile et se déplacent dans le sens opposé l'un de l'autre. Les ailerons sont reliés par des câbles, des manivelles, des poulies et/ou des tubes push-pull à un volant de commande ou à un manche de commande. 

Déplacer la molette de commande, ou le manche de commande, vers la droite fait dévier l'aileron droit vers le haut et l'aileron gauche vers le bas. La déviation vers le haut de l'aileron droit diminue le carrossage, ce qui entraîne une diminution de la portance de l'aile droite. La déflexion vers le bas correspondante de l'aileron gauche augmente le carrossage, ce qui entraîne une portance accrue sur l'aile gauche. Ainsi, l'augmentation de la portance sur l'aile gauche et la diminution de la portance sur l'aile droite font rouler l'avion vers la droite. 

Lacet défavorable

Étant donné que l'aileron dévié vers le bas produit plus de portance, comme en témoigne l'élévation de l'aile, il produit également plus de traînée. Cette traînée supplémentaire ralentit légèrement l'aile. Il en résulte un lacet de l'avion vers l'aile qui avait connu une augmentation de portance (et de traînée). Du point de vue du pilote, le lacet est opposé à la direction de l'inclinaison. Le lacet défavorable est le résultat de la traînée différentielle et de la légère différence de vitesse des ailes gauche et droite.

Le lacet défavorable devient plus prononcé à basse vitesse. À ces vitesses anémométriques plus lentes, la pression aérodynamique sur les gouvernes est faible et des entrées de commande plus importantes sont nécessaires pour manœuvrer efficacement l'avion. En conséquence, l'augmentation du débattement des ailerons entraîne une augmentation du lacet défavorable. Le lacet est particulièrement évident dans les aéronefs à longue envergure. 

L'application du gouvernail est utilisée pour contrer le lacet défavorable. La quantité de contrôle de la gouverne de direction requise est maximale à des vitesses anémométriques faibles, des angles d'attaque élevés et avec de grands débattements d'ailerons. Comme toutes les surfaces de contrôle à des vitesses inférieures, le stabilisateur vertical / gouvernail devient moins efficace et amplifie les problèmes de contrôle associés au lacet défavorable. 

Tous les virages sont coordonnés à l'aide des ailerons, du gouvernail et de la gouverne de profondeur. L'application d'une pression d'aileron est nécessaire pour placer l'avion dans l'angle d'inclinaison souhaité, tandis que l'application simultanée d'une pression de gouvernail est nécessaire pour contrer le lacet défavorable qui en résulte. De plus, étant donné qu'il faut plus de portance pendant un virage que pendant un vol rectiligne en palier, l'angle d'attaque (AOA) doit être augmenté en appliquant une contre-pression de profondeur. Plus le virage est raide, plus la contre-pression de profondeur nécessaire est importante. 

Lorsque l'angle d'inclinaison souhaité est établi, les pressions des ailerons et de la gouverne de direction doivent être relâchées. Cela empêche l'angle d'inclinaison d'augmenter, car les surfaces de commande des ailerons et de la gouverne de direction sont dans une position neutre et profilée. La contre-pression de l'ascenseur doit être maintenue constante pour maintenir l'altitude. Le roulage à partir d'un virage est similaire au roulage, sauf que les commandes de vol sont appliquées dans la direction opposée. L'aileron et le gouvernail sont appliqués dans le sens du déploiement ou vers l'aile haute. Au fur et à mesure que l'angle d'inclinaison diminue, la contre-pression de la gouverne de profondeur doit être relâchée autant que nécessaire pour maintenir l'altitude. 

Pour tenter de réduire les effets du lacet défavorable, les fabricants ont conçu quatre systèmes: ailerons différentiels, ailerons de type frise, ailerons et gouvernail couplés et flaperons.

Ailerons différentiels

Avec les ailerons différentiels, un aileron est soulevé d'une plus grande distance que l'autre aileron et est abaissé pour un mouvement donné de la molette de commande ou du manche de commande. Cela produit une augmentation de la traînée sur l'aile descendante. La plus grande traînée résulte de la déviation de l'aileron haut sur l'aile descendante à un angle plus grand que l'aileron bas sur l'aile montante. Bien que le lacet défavorable soit réduit, il n'est pas complètement éliminé.

Frise-Type Ailerons

Avec un aileron de type frise, lorsqu'une pression est appliquée sur la molette de commande ou le manche de commande, l'aileron qui est relevé pivote sur une charnière décalée. Cela projette le bord d'attaque de l'aileron dans le flux d'air et crée une traînée. Il aide à égaliser la traînée créée par l'aileron abaissé sur l'aile opposée et réduit le lacet défavorable. 

L'aileron de type frise forme également une fente pour que l'air circule en douceur sur l'aileron abaissé, ce qui le rend plus efficace à des angles d'attaque élevés. Les ailerons de type Frise peuvent également être conçus pour fonctionner de manière différentielle. Comme l'aileron différentiel, l'aileron de type frisé n'élimine pas entièrement le lacet défavorable. L'application coordonnée du gouvernail est toujours nécessaire lorsque les ailerons sont appliqués.

Ailerons et gouverne de direction couplés

Les ailerons et la gouverne de direction couplés sont des commandes liées. Ceci est accompli avec des ressorts d'interconnexion gouvernail-aileron, qui aident à corriger la traînée des ailerons en déviant automatiquement le gouvernail en même temps que les ailerons sont déviés. Par exemple, lorsque la molette de commande ou le manche de commande est déplacé pour produire un roulis vers la gauche, le câble d'interconnexion et le ressort tirent vers l'avant sur la pédale de direction gauche juste assez pour empêcher le nez de l'avion de lacet vers la droite. La force appliquée à la gouverne de direction par les ressorts peut être annulée s'il devient nécessaire de faire déraper l'aéronef.

Flaperons 

Les flaperons combinent les deux aspects des volets et des ailerons. En plus de contrôler l'angle d'inclinaison d'un avion comme les ailerons conventionnels, les flaperons peuvent être abaissés ensemble pour fonctionner à peu près de la même manière qu'un ensemble dédié de volets. Le pilote conserve des commandes séparées pour les ailerons et les volets. Un mélangeur est utilisé pour combiner les entrées pilotes séparées dans cet ensemble unique de gouvernes appelées flaperons. De nombreuses conceptions qui intègrent des flaperons montent les surfaces de contrôle loin de l'aile pour fournir un flux d'air non perturbé à des angles d'attaque élevés et / ou à de faibles vitesses.

Ascenseur

La gouverne de profondeur contrôle le tangage autour de l'axe latéral. Comme les ailerons des petits aéronefs, la gouverne de profondeur est reliée au manche de commande dans le poste de pilotage par une série de liaisons mécaniques. Le mouvement arrière de la colonne de commande dévie le bord de fuite de la surface de l'ascenseur vers le haut. C'est ce qu'on appelle généralement la position de l'élévateur.

La position de profondeur vers le haut diminue la cambrure de la profondeur et crée une force aérodynamique vers le bas, qui est supérieure à la force normale de queue vers le bas qui existe en vol rectiligne et en palier. L'effet global fait que la queue de l'avion s'abaisse et que le nez se cabre. Le moment de tangage se produit autour du centre de gravité (CG). La force du moment de tangage est déterminée par la distance entre le CG et la surface horizontale de la queue, ainsi que par l'efficacité aérodynamique de la surface horizontale de la queue. Déplacer la colonne de contrôle vers l'avant a l'effet inverse. Dans ce cas, le carrossage de l'élévateur augmente, créant plus de portance (moins de force de queue vers le bas) sur le stabilisateur/élévateur horizontal. Cela déplace la queue vers le haut et incline le nez vers le bas. Encore une fois, le moment de tangage se produit autour du CG. 

Comme mentionné précédemment, la stabilité, la puissance, la ligne de poussée et la position des surfaces horizontales de la queue sur l'empennage sont des facteurs dans l'efficacité de la profondeur de contrôle de la profondeur. Par exemple, les surfaces horizontales de la queue peuvent être fixées près de la partie inférieure du stabilisateur vertical, au milieu ou au point haut, comme dans la conception de la queue en T.

Queue en T 

Dans une configuration à empennage en T, la gouverne de profondeur est au-dessus de la plupart des effets du balayage vers le bas de l'hélice, ainsi que du flux d'air autour du fuselage et/ou des ailes dans des conditions de vol normales. Le fonctionnement des ascenseurs dans cet air non perturbé permet des mouvements de contrôle qui sont cohérents dans la plupart des régimes de vol. Les conceptions de queue en T sont devenues populaires sur de nombreux avions légers et gros, en particulier ceux avec des moteurs montés sur le fuselage arrière, car la configuration de queue en T supprime la queue du souffle d'échappement des moteurs. Les hydravions et les amphibiens ont souvent des queues en T afin de maintenir les surfaces horizontales aussi loin que possible de l'eau. Un avantage supplémentaire est la réduction du bruit et des vibrations à l'intérieur de l'avion. 

En comparaison avec les aéronefs à empennage conventionnel, la profondeur d'un aéronef à empennage en T doit être déplacée sur une plus grande distance pour relever le nez d'une quantité donnée lors de déplacements à des vitesses lentes. C'est parce que l'avion à queue conventionnelle a le souffle de l'hélice qui pousse vers le bas sur la queue pour aider à relever le nez. 

Les commandes de l'avion sont réglées de manière à ce qu'une augmentation de la force de commande soit nécessaire pour augmenter la course des commandes. Les forces nécessaires pour relever le nez d'un aéronef à empennage en T sont supérieures aux forces nécessaires pour relever le nez d'un aéronef à empennage conventionnel. La stabilité longitudinale d'un avion compensé est la même pour les deux types de configuration, mais le pilote doit être conscient que les forces de commande requises sont plus importantes à basse vitesse lors des décollages, atterrissages ou décrochages que pour les avions de taille similaire équipés de queues conventionnelles. 

Les aéronefs à empennage en T nécessitent également des considérations de conception supplémentaires pour contrer le problème du flottement. Étant donné que le poids des surfaces horizontales se situe au sommet du stabilisateur vertical, le bras de moment créé provoque des charges élevées sur le stabilisateur vertical qui peuvent entraîner un flottement. Les ingénieurs doivent compenser cela en augmentant la rigidité de conception du stabilisateur vertical, ce qui entraîne généralement une pénalité de poids par rapport aux conceptions de queue conventionnelles.

Lorsqu'il vole à un AOA très élevé avec une faible vitesse anémométrique et un CG arrière, l'avion à empennage en T peut être plus sensible à un décrochage profond. Dans cette condition, le sillage de l'aile empiète sur la surface de la queue et la rend presque inefficace. L'aile, si elle est complètement calée, permet à son flux d'air de se séparer juste après le bord d'attaque. Le large sillage d'air ralenti et turbulent recouvre l'empennage horizontal et, par conséquent, son efficacité a considérablement diminué. Dans ces circonstances, le contrôle de la gouverne de profondeur ou du stabilisateur est réduit (ou peut-être éliminé), ce qui rend difficile la récupération du décrochage. Il convient de noter qu'un centre de gravité arrière est souvent un facteur contributif à ces incidents, car des problèmes de récupération similaires se retrouvent également avec les avions de queue conventionnels avec un centre de gravité arrière. Les décrochages profonds peuvent se produire sur n'importe quel aéronef, mais sont plus susceptibles de se produire sur les aéronefs avec des empennages en «T», car un AOA élevé peut être plus susceptible de placer le flux d'air séparé des ailes dans le chemin de la surface horizontale de l'empennage. De plus, la distance entre les ailes et la queue, la position des moteurs (comme le fait d'être montés sur la queue) peuvent augmenter la susceptibilité aux événements de décrochage profond. Par conséquent, un décrochage profond peut être plus répandu sur les avions de transport que sur les avions de l'aviation générale.   

Étant donné que le vol à un AOA élevé avec une faible vitesse et une position arrière du CG peut être dangereux, de nombreux aéronefs disposent de systèmes pour compenser cette situation. Les systèmes vont des arrêts de contrôle aux ressorts de descente des ascenseurs. Sur les jets de la catégorie transport, les poussoirs de manche sont couramment utilisés. Un ressort de descente de profondeur aide à abaisser le nez de l'avion pour éviter un décrochage causé par la position arrière du CG. Le décrochage se produit parce que l'avion correctement compensé vole avec la gouverne de profondeur en position bord de fuite vers le bas, forçant la queue vers le haut et le nez vers le bas. Dans cette condition instable, si l'avion rencontre des turbulences et ralentit davantage, le compensateur ne positionne plus la gouverne de profondeur en position à piquer. L'ascenseur se rationalise alors et le nez de l'avion s'incline vers le haut, ce qui peut entraîner un décrochage.

Le ressort de descente de profondeur produit une charge mécanique sur la profondeur, l'amenant à se déplacer vers la position de piqué s'il n'est pas autrement équilibré. Le compensateur de profondeur équilibre le ressort de descente de la profondeur pour positionner la profondeur dans une position compensée. Lorsque le volet compensateur devient inefficace, le ressort de descente entraîne la gouverne de profondeur en position de piqué. Le nez de l'avion s'abaisse, la vitesse augmente et un décrochage est évité.

L'ascenseur doit également avoir une autorité suffisante pour maintenir le nez de l'avion vers le haut pendant le rond-point pour un atterrissage. Dans ce cas, un CG avant peut poser problème. Lors de l'arrondi d'atterrissage, la puissance est généralement réduite, ce qui diminue le flux d'air au-dessus de l'empennage. Ceci, couplé à la vitesse d'atterrissage réduite, rend l'ascenseur moins efficace.

écurie

Le stabilisateur est essentiellement un stabilisateur horizontal monobloc qui pivote à partir d'un point d'articulation central. Lorsque la colonne de commande est tirée vers l'arrière, elle soulève le bord de fuite du stabilisateur, tirant le nez de l'avion. Pousser le manche vers l'avant abaisse le bord de fuite du stabilisateur et incline le nez de l'avion vers le bas.

Parce que les stabilisateurs pivotent autour d'un point d'articulation central, ils sont extrêmement sensibles aux commandes et aux charges aérodynamiques. Des languettes antiservo sont incorporées sur le bord de fuite pour diminuer la sensibilité. Ils braquent dans le même sens que le stabilisateur. Il en résulte une augmentation de la force nécessaire pour déplacer le stabilisateur, le rendant ainsi moins sujet au surcontrôle induit par le pilote. De plus, un poids d'équilibrage est généralement incorporé devant le longeron principal. Le poids d'équilibrage peut faire saillie dans l'empennage ou peut être incorporé sur la partie avant des extrémités des stabilisateurs.

Canard

La conception canard utilise le concept de deux surfaces de levage. Le canard fonctionne comme un stabilisateur horizontal situé devant les ailes principales. En effet, le canard est un profil aérodynamique similaire à la surface horizontale sur une conception arrière-empennage conventionnelle. La différence est que le canard crée en fait une portance et maintient le nez vers le haut, contrairement à la conception arrière-queue qui exerce une force vers le bas sur la queue pour empêcher le nez de tourner vers le bas.

La conception du canard remonte à l'époque des pionniers de l'aviation. Plus particulièrement, il a été utilisé sur le Wright Flyer. Récemment, la configuration canard a regagné en popularité et fait son apparition sur des avions plus récents. Les conceptions de canard comprennent deux types - l'un avec une surface horizontale d'environ la même taille qu'une conception de queue arrière normale, et l'autre avec une surface de la même taille approximative et du même profil aérodynamique de l'aile montée à l'arrière connue sous le nom de configuration d'aile en tandem. Théoriquement, le canard est considéré comme plus efficace car l'utilisation de la surface horizontale pour aider à soulever le poids de l'avion devrait entraîner moins de traînée pour une quantité de portance donnée.

Gouvernail

Le gouvernail contrôle le mouvement de l'avion autour de son axe vertical. Ce mouvement est appelé lacet. Comme les autres gouvernes primaires, le gouvernail est une surface mobile articulée à une surface fixe dans ce cas, au stabilisateur vertical ou aileron. Le gouvernail est contrôlé par les pédales de gouvernail gauche et droite. 

Lorsque la gouverne de direction est déviée dans le flux d'air, une force horizontale est exercée dans la direction opposée. En appuyant sur la pédale de gauche, le gouvernail se déplace vers la gauche. Cela modifie le flux d'air autour du stabilisateur vertical / gouvernail et crée une portance latérale qui déplace la queue vers la droite et fait pivoter le nez de l'avion vers la gauche. L'efficacité du gouvernail augmente avec la vitesse ; par conséquent, de grandes déviations à basse vitesse et de petites déviations à vitesse élevée peuvent être nécessaires pour fournir la réaction souhaitée. Dans les aéronefs à hélices, tout sillage s'écoulant sur le gouvernail augmente son efficacité.   

Queue en V

La conception de l'empennage en V utilise deux surfaces d'empennage inclinées pour remplir les mêmes fonctions que les surfaces d'une configuration conventionnelle d'ascenseur et de gouvernail. Les surfaces fixes agissent comme des stabilisateurs horizontaux et verticaux.

Les surfaces mobiles, qui sont généralement appelées ruddervators, sont reliées par une liaison spéciale qui permet à la roue de commande de déplacer les deux surfaces simultanément. D'autre part, le déplacement des pédales de direction déplace les surfaces de manière différentielle, fournissant ainsi un contrôle directionnel. 

Lorsque les commandes de gouvernail et de profondeur sont déplacées par le pilote, un mécanisme de mélange de commandes déplace chaque surface de la quantité appropriée. Le système de contrôle de l'empennage en V est plus complexe que le système de contrôle d'un empennage conventionnel. De plus, la conception de l'empennage en V est plus sensible aux tendances au roulis hollandais qu'un empennage conventionnel, et la réduction totale de la traînée est minime. 

Commandes de vol secondaires 

Les systèmes de commandes de vol secondaires peuvent être constitués de volets d'aile, de dispositifs de bord d'attaque, de spoilers et de systèmes de compensation.

Volets

Les volets sont les dispositifs hypersustentateurs les plus couramment utilisés sur les avions. Ces surfaces, qui sont attachées au bord de fuite de l'aile, augmentent à la fois la portance et la traînée induite pour un AOA donné. Les volets permettent un compromis entre une vitesse de croisière élevée et une vitesse d'atterrissage faible car ils peuvent être déployés en cas de besoin et rétractés dans la structure de l'aile lorsqu'ils ne sont pas nécessaires. Il existe quatre types courants de volets : les volets simples, fendus, fendus et Fowler.

Le rabat uni est le plus simple des quatre types. Il augmente le carrossage du profil aérodynamique, ce qui entraîne une augmentation significative du coefficient de portance (CL) à un AOA donné. En même temps, il augmente considérablement la traînée et déplace le centre de pression (CP) vers l'arrière sur le profil aérodynamique, ce qui entraîne un moment de tangage en piqué.

Le volet fendu est dévié de la surface inférieure du profil aérodynamique et produit une augmentation légèrement supérieure de la portance que le volet simple. Plus de traînée est créée en raison du modèle d'air turbulent produit derrière le profil aérodynamique. Lorsqu'ils sont complètement déployés, les volets simples et divisés produisent une traînée élevée avec peu de portance supplémentaire.

Le volet le plus populaire sur les avions aujourd'hui est le volet à fentes. Des variantes de cette conception sont utilisées pour les petits avions, ainsi que pour les gros. Les volets fendus augmentent le coefficient de portance beaucoup plus que les volets simples ou fendus. Sur les petits aéronefs, la charnière est située sous la surface inférieure du volet, et lorsque le volet est abaissé, un conduit se forme entre le puits de volet dans l'aile et le bord d'attaque du volet. Lorsque le volet à fentes est abaissé, l'air à haute énergie de la surface inférieure est canalisé vers la surface supérieure du volet. L'air à haute énergie de la fente accélère la couche limite de surface supérieure et retarde la séparation du flux d'air, fournissant un CL plus élevé. Ainsi, le volet fendu produit des augmentations beaucoup plus importantes du coefficient de portance maximum (CL-MAX) que le volet simple ou fendu. Bien qu'il existe de nombreux types de volets fendus, les gros avions ont souvent des volets à double et même triple fente. Ceux-ci permettent l'augmentation maximale de la traînée sans que le flux d'air sur les volets ne sépare et ne détruise la portance qu'ils produisent.

Les volets Fowler sont un type de volet fendu. Cette conception des volets modifie non seulement la cambrure de l'aile, mais augmente également la surface de l'aile. Au lieu de tourner vers le bas sur une charnière, il glisse vers l'arrière sur des rails. Dans la première partie de son extension, il augmente très peu la traînée, mais augmente beaucoup la portance car il augmente à la fois la surface et le carrossage. Les pilotes doivent être conscients que l'extension des volets peut provoquer un moment de cabré ou de tangage, selon le type d'avion, que le pilote devra compenser, généralement avec un réglage de compensation. Au fur et à mesure que l'extension se poursuit, le volet dévie vers le bas. Au cours de la dernière partie de sa course, le volet augmente la traînée avec peu d'augmentation supplémentaire de portance. 

Appareils de pointe

Des dispositifs hypersustentateurs peuvent également être appliqués au bord d'attaque du profil aérodynamique. Les types les plus courants sont les fentes fixes, les lattes mobiles, les volets de bord d'attaque et les manchettes.

Les fentes fixes dirigent le flux d'air vers la surface supérieure de l'aile et retardent la séparation du flux d'air à des angles d'attaque plus élevés. La fente n'augmente pas le carrossage de l'aile, mais permet un CL maximum plus élevé car le décrochage est retardé jusqu'à ce que l'aile atteigne un angle d'attaque supérieur.

Les becs mobiles sont constitués de segments de bord d'attaque qui se déplacent sur des rails. Aux faibles angles d'attaque, chaque bec est maintenu au ras du bord d'attaque de l'aile par la haute pression qui se forme au bord d'attaque de l'aile. Au fur et à mesure que l'AOA augmente, la zone de haute pression se déplace vers l'arrière sous la surface inférieure de l'aile, permettant aux becs d'avancer. Certaines becs, cependant, sont pilotés et peuvent être déployés à n'importe quel AOA. L'ouverture d'une latte permet à l'air sous l'aile de circuler sur la surface supérieure de l'aile, retardant la séparation du flux d'air. 

Les volets de bord d'attaque, comme les volets de bord de fuite, sont utilisés pour augmenter à la fois le CL-MAX et la cambrure des ailes. Ce type de dispositif de bord d'attaque est fréquemment utilisé en association avec des volets de bord de fuite et permet de réduire le mouvement de tangage à piquer produit par ces derniers. Comme c'est le cas avec les volets de bord de fuite, un petit incrément de volets de bord d'attaque augmente la portance beaucoup plus que la traînée. Lorsque les volets sont sortis, la traînée augmente plus rapidement que la portance. 

Les manchettes de bord d'attaque, comme les volets de bord d'attaque et les volets de bord de fuite, sont utilisées pour augmenter à la fois le CL-MAX et la cambrure des ailes. Contrairement aux volets de bord d'attaque et aux volets de bord de fuite, les manchettes de bord d'attaque sont des dispositifs aérodynamiques fixes. Dans la plupart des cas, les revers de bord d'attaque prolongent le bord d'attaque vers le bas et vers l'avant. Cela permet au flux d'air de mieux se fixer à la surface supérieure de l'aile à des angles d'attaque plus élevés, réduisant ainsi la vitesse de décrochage d'un avion. La nature fixe des manchettes de bord d'attaque entraîne une pénalité en vitesse de croisière maximale, mais les récents progrès de la conception et de la technologie ont réduit cette pénalité.

Spoilers 

Trouvés sur certains aéronefs à voilure fixe, des dispositifs à forte traînée appelés spoilers sont déployés à partir des ailes pour gâcher le flux d'air régulier, réduisant la portance et augmentant la traînée. Sur les planeurs, les spoilers sont le plus souvent utilisés pour contrôler le taux de descente pour des atterrissages précis. Sur d'autres aéronefs, les spoilers sont souvent utilisés pour le contrôle du roulis, dont l'un des avantages est l'élimination du lacet défavorable. Pour tourner à droite, par exemple, le spoiler sur l'aile droite est relevé, détruisant une partie de la portance et créant plus de traînée sur la droite. L'aile droite s'abaisse et l'avion s'incline et s'incline vers la droite. Déployer des spoilers sur les deux ailes en même temps permet à l'avion de descendre sans prendre de vitesse. Des spoilers sont également déployés pour aider à réduire le roulis après l'atterrissage. En détruisant la portance, ils transfèrent le poids aux roues, améliorant ainsi l'efficacité du freinage.

Systèmes de garniture

Bien qu'un aéronef puisse être utilisé dans une large gamme d'assiettes, de vitesses et de réglages de puissance, il peut être conçu pour voler sans intervention dans une combinaison très limitée de ces variables. Les systèmes de compensation sont utilisés pour soulager le pilote de la nécessité de maintenir une pression constante sur les commandes de vol et se composent généralement de commandes de poste de pilotage et de petits dispositifs articulés fixés au bord de fuite d'une ou plusieurs des gouvernes de vol principales. Conçus pour aider à minimiser la charge de travail du pilote, les systèmes de compensation assistent de manière aérodynamique le mouvement et la position de la gouverne de vol à laquelle ils sont attachés. Les types courants de systèmes de trim comprennent les volets compensateurs, les volets d'équilibrage, les volets antiservo, les volets réglables au sol et un stabilisateur réglable. 

Onglets de garniture 

L'installation la plus courante sur les petits aéronefs est un seul volet compensateur fixé au bord de fuite de la gouverne de profondeur. La plupart des volets compensateurs sont actionnés manuellement par une petite molette de commande montée verticalement. Cependant, une manivelle de compensation peut être trouvée dans certains avions. La commande du poste de pilotage comprend un indicateur de position de volet compensateur. Le fait de placer la commande de trim en position complètement à piquer déplace le compensateur vers sa position complètement relevée. Avec le volet compensateur vers le haut et dans le flux d'air, le flux d'air sur la surface horizontale de la queue a tendance à forcer le bord de fuite de la gouverne de profondeur vers le bas. Cela fait monter la queue de l'avion et abaisser le nez.

Si le volet compensateur est réglé sur la position complètement à cabrer, le volet se déplace vers sa position complètement abaissée. Dans ce cas, l'air circulant sous la surface horizontale de la queue frappe la languette et force le bord de fuite de l'élévateur vers le haut, réduisant l'angle d'attaque de l'élévateur. Cela provoque l'abaissement de la queue de l'avion et le relèvement du nez. 

Malgré le mouvement directionnel opposé du volet compensateur et de la gouverne de profondeur, le contrôle de l'assiette est naturel pour un pilote. Si le pilote doit exercer une contre-pression constante sur un manche, la nécessité d'un trim à cabrer est indiquée. La procédure normale de compensation consiste à poursuivre la compensation jusqu'à ce que l'avion soit équilibré et que la condition de piqué ne soit plus apparente. Les pilotes établissent normalement d'abord la puissance, l'assiette longitudinale et la configuration souhaitées, puis équilibrent l'avion pour soulager les pressions de commande qui peuvent exister pour cette condition de vol. Au fur et à mesure que la puissance, l'assiette longitudinale ou la configuration changent, un recalibrage est nécessaire pour soulager les pressions de commande pour la nouvelle condition de vol. 

Onglets de solde 

Les efforts aux commandes peuvent être trop élevés dans certains aéronefs, et, pour les diminuer, le constructeur peut utiliser des volets d'équilibrage. Ils ressemblent à des volets compensateurs et sont articulés à peu près aux mêmes endroits que les volets compensateurs. La différence essentielle entre les deux est que la languette d'équilibrage est couplée à la tige de la surface de contrôle de sorte que lorsque la surface de contrôle principale est déplacée dans n'importe quelle direction, la languette se déplace automatiquement dans la direction opposée. Le flux d'air frappant la languette contrebalance une partie de la pression d'air contre la surface de commande principale et permet au pilote de déplacer la commande plus facilement et de maintenir la surface de commande en position.

Si la liaison entre le tab d'équilibrage et la surface fixe est réglable depuis le poste de pilotage, le tab agit comme une combinaison de tabulation de compensation et d'équilibrage qui peut être ajustée à une déviation souhaitée.

Onglets d'asservissement 

Les volets servo sont très similaires dans leur fonctionnement et leur apparence aux volets compensateurs discutés précédemment. Un servo tab est une petite partie d'une surface de commande de vol qui se déploie de telle manière qu'elle aide à déplacer toute la surface de commande de vol dans la direction que le pilote souhaite qu'elle aille. Un servo tab est un dispositif dynamique qui se déploie pour diminuer la charge de travail des pilotes et déstabiliser l'avion. Les onglets servo sont parfois appelés onglets de vol et sont principalement utilisés sur les gros avions. Ils aident le pilote à déplacer la gouverne et à la maintenir dans la position souhaitée. Seul le servo tab se déplace en réponse au mouvement de la commande de vol du pilote, et la force du flux d'air sur le servo tab déplace alors la gouverne principale. 

Onglets antiservo 

Les onglets antiservo fonctionnent de la même manière que les onglets d'équilibre sauf qu'au lieu de se déplacer dans la direction opposée, ils se déplacent dans la même direction que le bord de fuite du stabilisateur. En plus de diminuer la sensibilité du stabilisateur, une languette antiservo fonctionne également comme un dispositif de compensation pour soulager la pression de commande et maintenir le stabilisateur dans la position souhaitée. L'extrémité fixe de la tringlerie se trouve du côté opposé de la surface de la corne sur la languette ; lorsque le bord de fuite du stabilisateur monte, la tringlerie force le bord de fuite de la languette vers le haut. Lorsque le stabilisateur descend, la languette descend également. À l'inverse, les volets compensateurs des gouvernes de profondeur se déplacent à l'opposé de la gouverne.

Onglets réglables au sol 

De nombreux petits aéronefs ont un volet compensateur métallique non mobile sur le gouvernail. Cette languette est pliée dans un sens ou dans l'autre lorsqu'elle est au sol pour appliquer une force de compensation à la gouverne de direction. Le déplacement correct est déterminé par essais et erreurs. Habituellement, de petits ajustements sont nécessaires jusqu'à ce que l'avion ne dérape plus à gauche ou à droite pendant le vol de croisière normal.

Stabilisateur réglable

Plutôt que d'utiliser une languette mobile sur le bord de fuite de la profondeur, certains avions ont un stabilisateur réglable. Avec cet agencement, des tringleries font pivoter le stabilisateur horizontal autour de son longeron arrière. Ceci est accompli par l'utilisation d'un vérin monté sur le bord d'attaque du stabilisateur. Sur les petits aéronefs, le vérin est actionné par câble avec une molette ou une manivelle. Sur les avions plus gros, il est motorisé. L'effet de compensation et les indications du poste de pilotage pour un stabilisateur réglable sont similaires à ceux d'un compensateur.

Pilote automatique

Le pilote automatique est un système de contrôle de vol automatique qui maintient un avion en vol en palier ou sur une trajectoire définie. Il peut être dirigé par le pilote ou être couplé à un signal de radionavigation. Le pilote automatique réduit les exigences physiques et mentales du pilote et augmente la sécurité. Les fonctions communes disponibles sur un pilote automatique sont l'altitude et le maintien de cap. 

Les systèmes les plus simples utilisent des indicateurs d'attitude gyroscopiques et des compas magnétiques pour contrôler les servos connectés au système de commande de vol. Le nombre et l'emplacement de ces servos dépendent de la complexité du système. Par exemple, un pilote automatique monoaxe commande l'avion autour de l'axe longitudinal et un servo actionne les ailerons. Un pilote automatique à trois axes contrôle l'avion autour des axes longitudinal, latéral et vertical. Trois servos différents actionnent les ailerons, la gouverne de profondeur et la gouverne de direction. Les systèmes plus avancés incluent souvent un mode de maintien de la vitesse verticale et/ou de la vitesse indiquée. Des systèmes de pilotage automatique avancés sont couplés à des aides à la navigation par l'intermédiaire d'un directeur de vol.      

Le système de pilote automatique intègre également une fonction de sécurité de déconnexion pour désengager le système automatiquement ou manuellement. Ces pilotes automatiques fonctionnent avec des systèmes de navigation inertielle, des systèmes de positionnement global (GPS) et des ordinateurs de vol pour contrôler l'avion. Dans les systèmes fly-by-wire, le pilote automatique est un composant intégré.