Vol en palier

Le vol en palier est la deuxième phase de vol d'un avion/aéronef. Un fois l'altitude de croisière atteinte, nous atteignons cette phase de vol rectiligne et uniforme. C'est la plus longue phase de vol du trajet. L'étude des forces du vol en palier est plus simple que celle du décollage et de l'atterrissage en raison de la constance de la trajectoire. Nous verrons d'abord le principe du vol en palier et ces forces, puis la mise en application de celle-ci avec les caractéristiques de l'A380.

Principe

Le vol en palier est la deuxième phase de vol durant laquelle son vol est rectiligne et uniforme. L'avion subit 4 forces constantes en permanence, qui sont la portance (Za), le poids (P ou mg), la traction (T) et la traînée (XA). Contrairement aux deux autres phases de vol, toutes les forces s'équilibrent deux a deux. Le poids avec la portance, et la traction avec la traînée. En effet, la différence entre les deux vecteurs qui les représentent est nulle.

Pour un avion de masse donnée, volant en palier à une vitesse V, il n'existe qu'une seule valeur de Cz (coefficient de portance) vérifiant l'équation de sustentation et une seule valeur de Cx (coefficient de traînée) qui vérifie l'équation de résistance. Ces équations correspondent, dans l'ordre, aux formules suivantes :

XA = 0,5*ρ*V²*S*Cx

ZA = 0,5*ρ*V²*S*Cz

Il n'y a donc qu'une seule incidence possible à cette vitesse. L'incidence est l'angle entre le plan horizontal (par rapport au centre de gravité de l'avion) et l'axe de sa trajectoire.

A cette incidence de vol correspond un seul Cx : ce dernier conditionne la valeur de la

traînée, et, par conséquent, la traction (ou poussée à afficher)

On peut donc ainsi constater que les deux équations de sustentation et de propulsion sont

étroitement liées

Vecteurs forces

- 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)

A 8 000 m d'altitude :
         - ρ = 1,225*[ (20000 - altitude) / (20000 + altitude) ]
         - ρ = 1,225*[ (20000 - 8000) / (20000 + 8000)]
         - ρ = 0,525 kg/m 3
         - V = 943 km/h = 262 m/s
         - S = 845 m²
         - Cz = 0,3829

Soit, la portance ZA = 1/2*ρ*V²*Cz*S

= 1/2*0,525*(262)²*845*0,3829
= 5 830 072 N

- Poids = masse × gravité

Avec : m = masse de l'avion en kg
g = intensité de pesenteur 9.81N/kg
p = force en N (Newton)

Soit le poids : p = m × g = 560 000 × 9,8
p = 5 488 000 N

- Traînée = 1/2*ρ*V²*Cx*S

Avec : ρ = masse volumique de l'air en kg/m^3
         V = vitesse en m/s
         S = surface en m²
         Cx = coefficient de traînée (sans unités)
         Trainée = force en N (Newton)

A 8 000 m d’altitude:
         - ρ = 1,225*[ (20000 - altitude) / (20000 + altitude) ]
         - ρ = 1,225*[ (20000 - 8000) / (20000 + 8000)]
         - ρ = 0,525 kg/m 3
         - V = 943 km/h = 262 m/s
         - S = 845m²
         - Cx = 0,0840

Soit, la traînée : XA = 1/2*ρ*V²*Cx*S

XA = 1/2*0,525*(262)²*845*0,0840
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

Incidents à considerer

Un problème peut arriver au niveau des réacteurs, ainsi entraîner une perte de poussée considérable et un probable crash de l'avion. Dans ce cas le pilote peut compter sur la finesse. Celle-ci correspond au rapport entre la distance horizontale parcourue et la perte de hauteur en air calme.

Par exemple pour une même vitesse, à altitude égale un avion de chasse aura une finesse plus faible qu'un avion de ligne. C'est-à-dire, l'avion de chasse tombera plus vite au sol que l'avion de ligne.

D'autres problèmes sont à considérer lors d'un vol. La météorologie est avant tout un facteur d'incident majeur: cela représente 13% des crashs d'avions dans le monde. L'erreur humaine est responsable de 53% des accidents aéronautique. Dans ce TPE, nous n'allons pas traiter ces sujets pour cause de non réponse à la problématique mais, pour avant tout informer autrui.

Conclusion

Le vol en palier succède au décollage et précède à l'atterrissage. Cette phase est la plus longue du vol et la plus simple à étudier, étant donné que les forces se compensent. L'avion procède donc à un vol rectiligne et uniforme, contrairement aux autres phases de vol comme le décollage étudié précédemment et l'atterrissage que nous allons voir par la suite.