Aviation: se rapprocher des limites

La ligne la plus révélatrice du rapport d'enquête final sur le crash d'Air France 447 au-dessus de l'Atlantique en 2009 est peut-être celle-ci :

L'incidence, lorsqu'elle était valide, restait toujours supérieure à 35 degrés.

L'avion impliqué était un A330 transportant 228 personnes. Tous à bord sont morts après qu'un équipage qui avait cumulé 20 000 heures de vol entre eux n'ait pas réussi à reconnaître et à sortir du décrochage avant l'impact avec l'eau. Deux ans plus tard, le magazine Airbus Safety First a publié un article détaillé sur les bases mêmes du décrochage d'un avion, presque comme s'ils pensaient que leurs pilotes devaient y retourner.

Peut-être que nous le faisons tous. Selon CASA, le décrochage menant à une vrille représente encore 25 % de tous les accidents mortels d'AG dans le monde. Ce sont des trucs de base enseignés au cours des premières heures de formation en vol, alors pourquoi se tromperont-ils encore ?

Voici une théorie : les pilotes qualifiés ne font jamais de décrochage à moins que leur instructeur ne l'exige dans le cadre d'une révision en vol. Cela signifie peut-être deux stands chaque deux ans. Et si la base des nuages ​​ce jour-là refuse d'admettre l'entrée du ciel au-dessus de 3500 pieds… eh bien, nous pouvons réessayer dans deux ans. Et cela, pensons-nous, est suffisant pour reconnaître le début d'un décrochage et appliquer la bonne technique de récupération lorsque nous sommes pris par surprise ?

Le paragraphe ci-dessus ressemblait de manière alarmante à mon propre état, m'incitant à respirer profondément et à m'arranger pour faire un peu de décrochage extra-scolaire avec mon propre CFI, Gary McGhee de la Lilydale Flying School. Mais il ne me suffisait pas de faire quelques décrochages et récupérations ; Je pensais que le problème était plus un manque de compréhension qu'un manque de connaissances, alors je me suis arrangé pour que McGhee me donne un aperçu complet des théories et des sciences derrière le décrochage d'une aile d'avion.

Le cœur de la théorie du décrochage est simple : l'angle d'attaque (AoA) devient trop élevé pour que l'aile développe suffisamment de portance pour équilibrer le poids de l'avion et l'aile cesse de voler. Autour de ce noyau se trouve une couche de science ça rajoute des complications. McGhee a fait une tentative respectable pour essayer de le démystifier pour moi.

"L'AoA est l'angle entre la ligne de corde de l'aile et le flux d'air relatif", a-t-il expliqué. « Au fur et à mesure que l'AoA augmente, simulateur de vol la portance augmente jusqu'à ce qu'elle atteigne l'angle d'attaque critique. Une fois qu'il atteint cet angle, le flux d'air sur la surface supérieure de l'aile se détache et devient turbulent. L'aile ne peut plus dévier l'air vers le bas pour créer suffisamment de portance pour que l'aile décroche. Toute augmentation de l'AoA au-dessus de l'angle critique entraînera une perte supplémentaire de portance. en fait, une voilure décroche à un certain angle, pas à une certaine vitesse.
"Dans la plupart des avions GA, l'angle d'attaque critique est d'environ 14-16 degrés."

La définition de l'AoA est essentielle à la compréhension d'un décrochage. Notez que c'est l'angle entre la corde de l'aile et le flux d'air relatif, pas le sol. Un avion peut monter droit à 90 degrés par rapport à la Terre, mais l'AoA est toujours en dessous de l'angle critique parce que le le flux d'air relatif est également à 90 degrés par rapport à la Terre dans ce cas.

Notez également que McGhee ne mentionne pas la vitesse. Bien qu'au cours de la formation, nous apprenions les « vitesses de décrochage » et que le POH d'un aéronef contiendra un tableau des vitesses de décrochage en fonction du réglage des volets et de l'angle d'inclinaison, la vitesse n'a en fait rien à voir avec le décrochage.

Dans son livre Mechanics of Flight, l'incomparable Alfred Cotterill Kermode dit ceci à propos de la vitesse par rapport à un décrochage :

Contrairement à ce à quoi on pourrait s'attendre, la vitesse relative à laquelle la voilure se déplace dans le fluide fait très peu de différence sur l'angle auquel se produit le décrochage ; en fait, une voilure décroche à un certain angle, pas à une certaine vitesse.

Ainsi, une aile d'avion avec une vitesse de décrochage de 60 nœuds peut décrocher à 120 nœuds ; tout ce que vous avez à faire est de placer l'AoA au-dessus de l'angle critique et l'aile lâchera le flux d'air. La vitesse est utilisée comme une mesure indirecte de la marge de décrochage et est influencée par plusieurs variables. Les deux principaux sont le poids apparent et l'angle d'inclinaison.

L'angle d'inclinaison et le poids apparent modifieront la relation entre l'AoA critique et la vitesse anémométrique, ce qui explique pourquoi le POH a tant de vitesses de décrochage dans le tableau.

Pour développer davantage, Gary McGhee s'est tourné vers moi.

"En vol rectiligne et en palier, le facteur de charge de l'avion est effectivement de 1. Dès que l'avion est incliné, même de 1 ou 2 degrés, si nous maintenons l'altitude et le vol en palier, l'aile doit maintenant générer plus de portance pour compenser le poids. Le vecteur de portance est maintenant incliné latéralement et se divise en composantes verticales et horizontales, de sorte que l'aile a besoin de plus de composantes verticales pour compenser le poids.

"Si nous entrons dans un virage serré - disons 60 degrés - les ailes doivent générer deux fois plus de portance pour compenser le poids, donc le facteur de charge devient 2. L'augmentation est la vitesse de décrochage est la racine carrée du facteur de charge, en ce cas 1.4. Donc, si votre avion décroche en ligne droite et en palier à 50 nœuds, dans un Virage raide à 60 degrés, cela devient 70 nœuds.

Afin de générer cette portance supplémentaire nécessaire, nous, les pilotes, avons tendance à augmenter la contre-pression pour empêcher la chute du nez, de sorte que l'AoA se rapproche de l'angle critique. Avec nos yeux généralement à l'extérieur dans le virage alors que nous regardons devant nous et « peignons » le nez autour de l'horizon, nos yeux sont rarement sur l'anémomètre, donc nous ne le voyons pas reculer dans le virage, un signe certain que l'AoA augmente.

Si l'AoA sur l'aile inférieure atteint l'angle critique, l'avion peut tomber en vrille. À ce moment-là, il sera trop tard pour les techniques normales de récupération du décrochage ; seul un bon entraînement à la récupération d'effets peut vous aider maintenant. Si le sol est trop proche, même cela peut ne pas aider.

Et maintenant, la bonne nouvelle : il n'y a jamais de raison valable pour qu'un avion décroche de manière inattendue, pas si la maîtrise de l'aviation du pilote est au rendez-vous. Une bonne compréhension de l'aérodynamisme et des symptômes d'un décrochage imminent est tout ce qui est nécessaire.

Avec des indicateurs AoA – également connus comme indicateurs de réserve de portance – encore au début de la prolifération, la plupart des pilotes devront se rabattre sur les signes révélateurs traditionnels que l'aile est sur le point de passer par l'AoA critique. Heureusement, comme le note McGhee, de nombreux cadeaux sont intégrés à l'avion.