Atterrissage

L'atterrissage est la dernière phase de vol d'un avion/aéronef. Elle lui permet de perdre de l'altitude pour se rapprocher de la piste d'atterrissage avant de se poser. Celui-ci demande une étude des forces aussi approfondie que celle du décollage en raison des différentes constantes présentes dans le calculs des forces. Nous allons tout d'abord étudier le principe de l'atterrissage, pour ensuite étudier les forces impliquées lors de cette troisième phase de vol.

Principe

L'atterrissage est la troisième phase de vol durant laquelle l'avion perd d’altitude pour approcher la piste. Quatre forces s'appliquent en permanence, ces forces sont la portance (Za), le poids (P ou mg), la traction (T) et la trainée (XA). Lors du décollage et de l'atterrissage, la portance et le poids ainsi que la traction et la trainée ne se compensent pas. En effet pour que l'avion perde de l'altitude, la portance est inférieure au poids alors que la traction est supérieure à la trainée.

En prenant une assiette de descente soit l'inclinaison lors de l'atterrissage, certaines forces vont basculer avec l'avion. Seul le poids (mg ou P) reste dirigé vers le centre de la Terre. Nous constatons que les deux forces Za (portance) et mg ou P (poids), qui s'équilibrent en vol horizontal, ne sont pas alignées et ne sont pas égales.

La force Za est décalée en avant de sa position initiale (perpendiculaire au poids). Le poids a deux composantes perpendiculaires entre elles : P1 et P2. P1 est opposée est égale à Za. P2 est dans l'axe de la traction (T) et opposée à celle-ci.

En descente, la portance (Za) est inférieure au poids (P) tout comme lors du décollage. Malgré tout, la puissance motrice est diminuée pour compenser la prise de vitesse.

On prendra comme formules de références et comme constantes les mêmes que celles pour le décollage.

C'est à dire pour les constantes :

- ρ : masse volumique de l'air : 1,225 gr/m

- V vitesse de l'avion en m/s

- Surface de la voilure en m²

- Cz coefficient de portance = 1,44

- Cx coefficient de traînée

- Masse de l'avion en kg

- g accélération de la pesanteur : 9,81 m/s

- T traction des moteurs en Newton

Et pour les formules :

- Xa = T = 0,5*ρ*V²*S*Cx

- Za = mg = 0,5*ρ*V²*S*Cz

Calculs

Portance = 1/2*ρ*V²*Cz*S

Avec :

- ρ : masse volumique de l'air en kg/m 3

- V : vitesse en m/s
- S : surface en m²
- Cz : coefficient de portance (sans unités)*
- Portance : force en N (Newton)

Au niveau de la mer :
- ρ = 1,225*[ (20000 - altitude) / (20000 + altitude) ]
- ρ = 1,225*[ (20000 - 0) / (20000 + 0]
- ρ = 1,225 kg/m 3
- V = 350 km/h = 97,2 m/s
- S = 845 m²
- Cz = 0,0858

Soit, la portance ZA = 1/2*ρ*V²*Cz*S

= 1/2*1,225*(97,2)²*845*0,0858
= 420 000 N

- Poids = masse × gravité

Avec :

m = masse de l'avion en kg
g = intensité de pesanteur 9.8 N/kg
p = force en N (Newton)

Soit le poids P = m × g = 394 000 × 9,8
P = 3 861 200 N

- Traînée = 1/2*ρ*V²*Cx*S

Avec :

ρ = masse volumique de l'air en kg/m3
V = vitesse en m/s
S = surface en m²
Cx = coefficient de traînée (sans unités)
Traînée = force en N (Newton)

Au niveau de la mer :
- ρ = 1,225*[ (20000 - altitude) / (20000 + altitude) ]
- ρ = 1,225*[ (20000 - 0) / (20000 + 0)]
- ρ = 1,225 kg/m 3
- V = 350 km/h = 97,2 m/s
- S = 845m²
- Cx = 0,2617

Soit, la traînée : XA = 1/2*ρ*V²*Cx*S

XA = 1/2*1,225*(97,2)²*845*0,2617
XA = 1 279 000 N

- Poussée : puissance d'un moteur*4

Avec : puissance d'un moteur = 320 000 N

Soit la poussée = 320 000*4

= 1 280 000 N

Conclusion

L'atterrissage est la dernière phase de vol du trajet d'un avion. Cette phase est plus longue que celle du décollage du au fait que l'approche de la piste d'atterrissage est plus délicate que de monter en l'air. L'étude des forces est plus compliquée que lors du vol rectiligne uniforme. En effet, les forces qui sont à l'origine de l'incidence négative de l'avion dans les airs ne se compensent pas. Ainsi, la traînée est toujours inférieure à la poussée et le poids est encore supérieur à la portance.