LE CONTRÔLE DE LA TRAJECTOIRE Je vais t’attraper !

1 - Présentation Afin de diriger l’avion, on utilise des efforts aérodynamiques (portances et traînées) créés sur de petites surfaces que l’on appelle GOUVERNES. On peut ainsi provoquer des rotations sur les 3 axes de l’avion (axe de roulis, axe de tangage et axe de lacet).

1 - Présentation Afin de diriger l’avion, on utilise des efforts aérodynamiques (portances et traînées) créés sur de petites surfaces que l’on appelle GOUVERNES. On peut ainsi provoquer des rotations sur les 3 axes de l’avion (axe de roulis, axe de tangage et axe de lacet).

Le principe utilisé est le même que pour faire voler l’avion : une différence de pression qui génère une force aérodynamique R (que l’on décompose en portance + traînée)

Quelle gouverne pilote quel mouvement ? Roulis Tangage Lacet  

2 – Les commandes de vol Le pilote en agissant sur des commandes (mécaniques, hydrauliques ou électriques selon le type d’avion) fait évoluer en altitude ou en direction son aéronef. Ce dernier se déplacera autour de l’un des 3 axes définis précédemment. Manche Palonniers D et G

3 – Le contrôle du roulis L’angle de roulis est f (angle d’inclinaison entre l’horizontale et le plan moyen des ailes).

3 – Le contrôle du roulis Pour faire basculer l’avion sur la demi-aile gauche ou sur la demi-aile droite, le pilote doit agir sur la PORTANCE de chaque demi-aile. C’est à dire qu’il doit augmenter la portance sur une demi-aile et diminuer la portance sur l’autre. Cette action fait tourner l’avion. Pour diminuer la portance des demi-ailes, on utilise des AILERONS. Ils sont situés en bout d’aile afin augmenter leur efficacité. Ils fonctionnent simultanément et avec un effet opposé sur les deux demi-ailes : c’est un BRAQUAGE DIFFERENTIEL. On BAISSE l’aileron du côté où il faut AUGMENTER la portance et on LÈVE l’aileron du côté où il faut la DIMINUER Inclinaison à droite Inclinaison à gauche Aileron D levé  diminution de la portance Aileron G baissé  augmentation de la portance Aileron D baissé  augmentation de la portance Aileron G levé  diminution de la portance

3 – Le contrôle du roulis Sur les avions de ligne type Boeing ou Airbus, il existe, en plus des ailerons classiques en bout d'aile (utilisés aux basses vitesses), des ailerons situés près de l'emplanture (utilisés aux grandes vitesses pour réduire les efforts de torsion dans l'aile). L’EMPLANTURE est la zone de fixation de la voilure sur le fuselage. AILERON (3) haute vitesse EMPLANTURE AILERON (2) basse vitesse Où sont les ailerons sur cette photo d’un A310 ? 2 3

3 – Le contrôle du roulis Baisser un aileron rend le profil de la demi-aile PLUS CAMBRÉ en bout et augmente également SON INCIDENCE. Il en résulte une augmentation de la portance du bout de demi-aile. Le braquage différentiel produit l’effet inverse sur l’autre demi-aile. Ce phénomène entraîne un effet secondaire sur la trajectoire : en effet, lorsqu’on incline l’avion, la demi-aile dont la portance augmente, voit également SA TRAINÉE augmenter. Il se produit alors une rotation autour de l’axe de lacet. Le nez de l’avion part du côté de la DEMI-AILE HAUTE. Une inclinaison sur la droite engendre donc un lacet à gauche et inversement. On parle de LACET INVERSE. Sur la figure ci-contre, la traînée plus importante de la demi-aile haute (à droite) tend à faire sortir le nez de l’appareil du virage (vers l’extérieur du virage). Pour remédier au phénomène de lacet inverse lors d’un virage, le pilote doit agir sur le palonnier qui commande la gouverne de direction (c’est la coordination du virage que l’on fait à l’aide de la bille de l’indicateur de virage).

Contrôle de l’inclinaison sur Cessna 172 Appareil n°2 : horizon artificiel Appareil n°4 : indicateur de virage

4 – Le contrôle du tangage

4 – Le contrôle du tangage Pour faire monter l’avion, le pilote doit faire basculer le nez vers le ciel et pour le faire descendre le pilote doit basculer le nez vers le sol. Il faut que le pilote provoque une rotation autour de l’axe de TANGAGE. En pratique, le pilote joue sur la PORTANCE de l’empennage horizontal. Pour faire évoluer l’avion autour de son axe de tangage, on déplace une surface mobile appelée GOUVERNE DE PROFONDEUR qui est articulée sur l’empennage horizontal. Celle-ci est reliée au MANCHE dans le poste de pilotage. Empennage horizontal Si on augmente sa portance, la queue de l’avion va monter et le nez de l’avion va basculer vers le sol : l’avion descendra. Si on diminue sa portance, la queue de l’avion va s’enfoncer et le nez de l’avion va basculer vers le ciel : l’avion montera.

4 – Le contrôle du tangage Il existe aussi des empennages horizontaux qui basculent entièrement, on les appelle les EMPENNAGES MONOBLOCS. Ils ont les mêmes effets que l’autre type d’empennage. Empennage horizontal monobloc

Contrôle de l’assiette sur Cessna 172 Appareil n°2 : horizon artificiel

5 – Le contrôle du lacet Pour faire basculer le nez de l’avion à gauche ou à droite, le pilote doit provoquer une rotation autour de l’axe de lacet, c’est à dire l’AXE PERPENDICULAIRE au plan des ailes et passant par le centre de gravité de l’avion. Pour faire évoluer l’avion autour de son axe de lacet, on déplace une surface mobile, articulée sur la DÉRIVE et appelée GOUVERNE DE DIRECTION. Celle-ci est reliée au PALONNIERS D et G dans le poste de pilotage. Dérive et gouverne de direction La gouverne de direction permet de créer un effort aérodynamique qui engendre une rotation de la queue vers la droite ou la gauche. En position repos la gouverne de direction est dans l’axe de l’avion. La dérive crée une TRAINÉE dans l’axe de l’avion.

5 – Le contrôle du lacet Lorsque le pilote braque la gouverne à droite en enfonçant le palonnier à DROITE, il engendre une résultante aérodynamique vers la gauche sur l’empennage vertical. Celui-ci est donc entraîné dans cette direction et le nez de l’avion part à DROITE. Si le pilote braque la gouverne vers la gauche en enfonçant le palonnier à GAUCHE, il engendre une résultante aérodynamique sur l’empennage vertical dirigé vers la droite. La queue de l’avion part donc à droite et le nez à GAUCHE. Dans la pratique, pour amener le nez vers la droite ou vers la gauche, il faut enfoncer le pied du côté où l’on veut amener le nez.

Contrôle de la direction sur Cessna 172 Appareil n°4 : indicateur de virage (la bille doit être centrée, en vol le palonnier ne sert qu’à cela : c’est la coordination du vol) bille centrée : pas d’action sur le palonnier bille non centrée : action sur le palonnier du côté de la bille qui doit ramener la bille au centre.

Aérodrome de Gap Tallard 5 – Le contrôle du lacet au sol Au sol, le palonnier permet d’orienter une roue du train d’atterrissage ; cela permet de contrôler la trajectoire de l’avion pendant les phases de roulage (pour aller du parking à la zone d’envol et l’inverse). Sur un train tricycle, on oriente la roulette de nez (nose gear). Sur un train classique, on oriente la roulette de queue (tail wheel).

6 – Effets parasites Si on possède un avion léger monomoteur à hélice, il y a 3 phénomènes aérodynamiques à prendre en compte dans le pilotage de l’avion : le ROULIS INDUIT, l’EFFET GYROSCOPIQUE DE L’HÉLICE et le SOUFFLE HÉLICOIDAL DE L’HÉLICE. Le roulis induit Le roulis induit est un effet résultant de la différence de traînée entre les deux demi-ailes. En effet, lorsque le pilote appuie sur l’un des palonniers, l’avion se met en rotation autour de l’axe de lacet selon la direction choisie. Il y a alors une demi-aile qui avance plus vite que l’autre dans l’écoulement de l’air. Cette demi-aile voit donc sa portance augmenter par rapport à l’autre, les traînées des demi-ailes vont se modifier et cela engendre du roulis. Par exemple : si on enfonce le palonnier à gauche, le nez va à gauche et la demi-aile droite accélère par rapport à la demi-aile gauche. La portance de la demi-aile droite augmente et elle se soulève. L’avion se met en roulis par la gauche. Un mouvement de lacet dans un sens entraîne donc du roulis dans le même sens : c’est le ROULIS INDUIT.

6 – Effets parasites L'hélice possède une action supplémentaire nuisible, il s'agit du souffle hélicoïdal. Cet effet est d'autant plus fort que le régime est fort et la vitesse faible (cas du décollage). Sur les monomoteurs, le souffle hélicoïdal, après s'être enroulé autour du fuselage, vient frapper un seul côté de la dérive, créant une force déviatrice que l’on sent bien (au roulage et au décollage). Sur les bi et les quadrimoteurs, il n’y a pas de problème puisque chaque souffle hélicoïdal va « frapper » la dérive de chaque côté. Ce qu’il faut retenir : La dissymétrie de l’écoulement de l’air sur les surfaces aérodynamiques verticales entraîne une ROTATION autour de l’axe de roulis et de lacet. Cet inconvénient sera réduit en vol par un déport de la dérive par rapport à l’axe de roulis en décalant l’axe du moteur. Il y aura aussi une traînée plus importante sur la surface du fuselage que sur les autres parties de l’avion.

6 – Effets parasites Une méthode de compensation très simple consiste à fixer une petite plaque métallique sur le bord de fuite de la gouverne. Montée sur la gouverne de direction sur nombre d'avions légers, elle est utilisée pour contrer le souffle hélicoïdal en vol de croisière. L'inconvénient est que le réglage ne peut se faire qu'au sol et devra être vérifié ensuite par un vol d'essai.

7 – Tableau récapitulatif

8 – Exemples d’empennages Cruciforme (DR 400) En T (Robin 3000) Papillon (Fouga magister) Formule canard (VariEze conçu par Burt Rutan)

Inertia axis

CONN/ Un train d’atterrissage classique comprend : a) deux atterrisseurs principaux et une roulette de queue.. b) deux atterrisseurs principaux et une roulette de nez. c) deux atterrisseurs principaux et une roulette de nez non orientable. d) un atterrisseur principal et deux balancines. CONN/ L’emplanture d’une aile est : a) la partie assurant la jonction aile-fuselage. b) l’extrémité de l’aile également appelée « saumon ». c) le dessous de l’aile. d) le logement des aérofreins. AERO/ L'angle d’incidence de l'aile est l'angle compris entre : a) la trajectoire et l'axe longitudinal de l'avion. b) la trajectoire et l'horizontale. c) la corde de profil et l'horizontale. d) la corde de profil et la trajectoire. ANG/ On an airplane, the movement of the nose up or down is : a) Roll b) Pitch. c) Yaw d) Bank CONN/ Un horizon artificiel donne des informations de : tangage et roulis . b) tangage et incidence. tangage et cap magnétique. d) roulis et incidence.

17) En utilisant le plan « trois vues » ci-dessous, quelles sont les combinaisons correctes ? D= Volets – E= Ailerons – F= Gouverne de profondeur a) D4 – E5 – F6 b) D6 – E5 – F4 c) D5 - E4 - F6 d) D5 - E6 - F4 18) En utilisant le plan « trois vues » ci-dessus, quelles sont les combinaisons correctes ? A = axe de roulis - B = axe de tangage - C = axe de lacet a) A7 - B8 - C9 b) A7 - B9 - C8 c) A8 - B7 - C9 d) A9 - B7 - C8

19) Manche en avant, la gouverne de profondeur occupe la position a) a b) b c) c d) d 20) La gouverne de direction est une surface : a) fixe et horizontale placée à l'arrière de l'avion b) mobile et située au bord de fuite de part et d'autre du fuselage c) mobile et verticale, placée à l'arrière de l'avion d) fixe et verticale placée à l'arrière de l'avion