Aéronef : performances au décollage et à l'atterrissage
La majorité des accidents d'avion causés par des pilotes se produisent pendant la phase de décollage et d'atterrissage du vol. De ce fait, le pilote doit connaître toutes les variables qui influencent les performances de décollage et d'atterrissage d'un aéronef et doit s'efforcer d'appliquer des procédures d'exploitation rigoureuses et professionnelles pendant ces phases de vol.
Les performances de décollage et d'atterrissage sont une condition de mouvement accéléré et décéléré. Par exemple, pendant le décollage, un avion démarre à vitesse nulle et accélère jusqu'à la vitesse de décollage pour décoller. Lors de l'atterrissage, l'avion atterrit à la vitesse d'atterrissage et décélère jusqu'à la vitesse nulle. Les facteurs importants des performances de décollage ou d'atterrissage sont :
• La vitesse de décollage ou d'atterrissage est généralement fonction de la vitesse de décrochage ou de la vitesse de vol minimale.
• Le taux d'accélération/décélération pendant la course au décollage ou à l'atterrissage. La vitesse (accélération et décélération) subie par tout objet varie directement avec le déséquilibre de force et inversement avec la masse de l'objet. Un avion sur la piste se déplaçant à 75 nœuds a quatre fois l'énergie dont il dispose pour se déplacer à 37 nœuds. Ainsi, un avion nécessite quatre fois plus de distance pour s'arrêter que nécessaire à la moitié de la vitesse.
• La distance de décollage ou d'atterrissage dépend à la fois de l'accélération/décélération et de la vitesse.
Surface et pente de la piste
Les conditions de piste affectent les performances de décollage et d'atterrissage. En règle générale, les informations du tableau de performances supposent des surfaces de piste pavées, de niveau, lisses et sèches. Puisqu'il n'y a pas deux pistes identiques, la surface de la piste diffère d'une piste à l'autre, tout comme la pente ou la pente de la piste.
Les revêtements des pistes varient considérablement d'un aéroport à l'autre. La surface de piste rencontrée peut être en béton, en asphalte, en gravier, en terre ou en herbe. La surface de la piste d'un aéroport spécifique est indiquée dans le Chart Supplement US (anciennement Airport/Facility Directory). Toute surface qui n'est pas dure et lisse augmente le roulis au sol au décollage. Cela est dû à l'incapacité des pneus à rouler en douceur le long de la piste. Les pneus peuvent s'enfoncer dans des pistes molles, herbeuses ou boueuses. Les nids-de-poule ou autres ornières dans la chaussée peuvent être la cause d'un mauvais mouvement des pneus le long de la piste. Les obstacles tels que la boue, la neige ou l'eau stagnante réduisent l'accélération de l'avion sur la piste. Bien que les conditions de surface boueuses et humides puissent réduire la friction entre la piste et les pneus, elles peuvent également agir comme des obstructions et réduire la distance d'atterrissage. L'efficacité du freinage est une autre considération lorsqu'il s'agit de divers types de pistes. L'état de la surface affecte la capacité de freinage de l'avion.
La quantité de puissance appliquée aux freins sans faire déraper les pneus est appelée efficacité de freinage. Assurez-vous que la longueur des pistes est adéquate pour l'accélération au décollage et la décélération à l'atterrissage lorsque des conditions de surface moins qu'idéales sont signalées.
Le gradient ou la pente de la piste est la quantité de changement de hauteur de piste sur la longueur de la piste. Le gradient est exprimé en pourcentage, tel qu'un gradient de 3 %. Cela signifie que pour chaque 100 pieds de longueur de piste, la hauteur de piste change de 3 pieds. Une pente positive indique que la hauteur de la piste augmente, et une pente négative indique que la piste diminue en hauteur. Une piste en pente empêche l'accélération et entraîne une course au sol plus longue au décollage. Cependant, atterrir sur une piste en pente ascendante réduit généralement la course à l'atterrissage. Une piste en pente douce favorise l'accélération au décollage, ce qui réduit les distances de décollage. L'inverse est vrai lors de l'atterrissage, car l'atterrissage sur une piste en pente augmente les distances d'atterrissage. Les informations sur la pente de la piste sont contenues dans le Chart Supplement US
Eau sur la piste et aquaplanage dynamique
L'eau sur les pistes réduit le frottement entre les pneus et le sol et peut réduire l'efficacité du freinage. La capacité de freinage peut être complètement perdue lorsque les pneus font de l'aquaplanage car une couche d'eau sépare les pneus de la surface de la piste. Il en va de même pour l'efficacité du freinage lorsque les pistes sont couvertes de glace.
Lorsque la piste est mouillée, le pilote peut être confronté à de l'aquaplanage dynamique. L'aquaplanage dynamique est une condition dans laquelle les pneus de l'avion roulent sur une fine couche d'eau plutôt que sur la surface de la piste. Parce que les roues d'aquaplanage ne touchent pas la piste, le freinage et le contrôle directionnel sont presque nuls. Pour aider à minimiser l'aquaplanage dynamique, certaines pistes sont rainurées pour aider à évacuer l'eau; la plupart des pistes ne le sont pas.
La pression des pneus est un facteur d'aquaplanage dynamique. En utilisant la formule simple de la figure, un pilote peut calculer la vitesse minimale, en nœuds, à laquelle l'aquaplanage commence. En clair, la vitesse minimale d'aquaplanage est déterminée en multipliant la racine carrée de la pression des pneus du train principal en psi par neuf. Par exemple, si la pression des pneus du train principal est de 36 psi, l'avion commencera l'aquaplanage à 54 nœuds.
Performances au décollage
La distance minimale de décollage est d'un intérêt primordial dans l'exploitation de tout aéronef car elle définit les exigences de la piste. La distance minimale de décollage est obtenue en décollant à une vitesse minimale de sécurité qui permet une marge suffisante au-dessus du décrochage et offre un contrôle et une ROC initiale satisfaisants. Généralement, la vitesse de décollage est un pourcentage fixe de la vitesse de décrochage ou de la vitesse de contrôle minimale pour l'aéronef dans la configuration de décollage. En tant que tel, le décollage est accompli à une certaine valeur particulière du coefficient de portance et de l'AOA. Selon les caractéristiques de l'avion, la vitesse de décollage est comprise entre 1,05 et 1,25 fois la vitesse de décrochage ou la vitesse minimale de contrôle.
Pour obtenir la distance minimale de décollage à la vitesse de décollage spécifique, les forces qui agissent sur l'avion doivent fournir l'accélération maximale pendant la course au décollage. Les différentes forces agissant sur l'aéronef peuvent être contrôlées ou non par le pilote, et diverses procédures peuvent être nécessaires dans certains aéronefs pour maintenir l'accélération au décollage à la valeur la plus élevée.
La poussée du groupe motopropulseur est la force principale qui fournit l'accélération et, pour une distance minimale de décollage, la poussée de sortie doit être au maximum. La portance et la traînée sont produites dès que l'avion a de la vitesse, et les valeurs de portance et de traînée dépendent de l'angle d'attaque et de la pression dynamique.
Comme indiqué au chapitre 6, le rapport de pression du moteur (EPR) est le rapport entre la pression d'échappement (soufflage du réacteur) et la pression d'admission (statique) sur un turboréacteur ou un turboventilateur. Une jauge EPR indique au pilote la puissance générée par les moteurs. Plus l'EPR est élevé, plus la poussée du moteur est élevée. L'EPR est utilisé pour éviter de suralimenter un moteur et pour régler le décollage et faire le tour de la puissance si nécessaire. Cette information est importante à connaître avant le décollage car elle permet de déterminer les performances de l'avion.
Performances d'atterrissage
Dans de nombreux cas, la distance d'atterrissage d'un aéronef définit les exigences de piste pour les opérations aériennes. La distance d'atterrissage minimale est obtenue en atterrissant à une vitesse minimale de sécurité, qui laisse une marge suffisante au-dessus du décrochage et offre un contrôle et une capacité satisfaisants pour une remise des gaz. Généralement, la vitesse d'atterrissage est un pourcentage fixe de la vitesse de décrochage ou de la vitesse de contrôle minimale pour l'aéronef dans la configuration d'atterrissage. En tant que tel, l'atterrissage est accompli à une certaine valeur particulière du coefficient de portance et de l'angle d'attaque. Les valeurs exactes dépendent des caractéristiques de l'avion mais, une fois définies, les valeurs sont indépendantes du poids, de l'altitude et du vent.
Pour obtenir une distance d'atterrissage minimale à la vitesse d'atterrissage spécifiée, les forces qui agissent sur l'avion doivent fournir une décélération maximale pendant la course à l'atterrissage. Les forces agissant sur l'avion pendant la course à l'atterrissage peuvent nécessiter diverses procédures pour maintenir la décélération à l'atterrissage à la valeur maximale.
Une distinction doit être faite entre les procédures pour la distance d'atterrissage minimale et une course à l'atterrissage ordinaire avec un excédent de piste considérable disponible. La distance minimale d'atterrissage est obtenue en créant un pic continu de décélération de l'avion ; c'est-à-dire une utilisation intensive des freins pour une décélération maximale. D'un autre côté, une course à l'atterrissage ordinaire avec un excès de piste considérable peut permettre une utilisation intensive de la traînée aérodynamique pour minimiser l'usure des pneus et des freins. Si la traînée aérodynamique est suffisante pour provoquer une décélération, elle peut être utilisée par déférence pour les freins dans les premières étapes du roulement à l'atterrissage (c'est-à-dire que les freins et les pneus souffrent d'une utilisation intensive continue, mais la traînée aérodynamique de l'avion est libre et ne s'use pas avec utilisation). L'utilisation de la traînée aérodynamique n'est applicable que pour la décélération à 60 ou 70 % de la vitesse de toucher des roues. À des vitesses inférieures à 60 à 70 % de la vitesse de toucher des roues, la traînée aérodynamique est si faible qu'elle est peu utile et le freinage doit être utilisé pour produire une décélération continue. L'objectif lors de la course à l'atterrissage étant de décélérer, la poussée du groupe motopropulseur doit être la plus petite valeur positive possible (ou la plus grande valeur négative possible dans le cas des inverseurs de poussée).
