Comment un avion aussi lourd peut-il voler ?

Les quatre forces qui permettent à un avion de voler

Si vous demandiez à un pilote ou à un ingénieur aéronautique de résumer le principe du vol en une seule phrase, il vous répondrait probablement ceci :

Un avion vole grâce à l'équilibre entre quatre forces.

C'est la base de toute l'aérodynamique. Peu importe qu'il s'agisse d'un petit avion d'aéroclub, d'un Airbus A320, d'un Boeing 777 ou même d'un avion de chasse capable de dépasser deux fois la vitesse du son : les mêmes lois de la physique s'appliquent.

Ces quatre forces sont présentes du début du roulage jusqu'à l'arrêt complet de l'appareil après l'atterrissage. Elles évoluent constamment en fonction de la vitesse, de l'altitude, de la puissance des moteurs ou encore de l'inclinaison des ailes.

Comprendre leur rôle permet déjà d'expliquer une grande partie du mystère du vol.

Le poids : une force qui ne disparaît jamais

Commençons par la plus évidente : le poids.

Le poids est simplement la force avec laquelle la Terre attire l'avion vers son centre.

Contrairement à une idée reçue, cette force ne diminue pratiquement pas lorsque l'avion monte à 10 000 ou 12 000 mètres d'altitude. Même en croisière, la gravité continue de tirer l'appareil vers le bas avec quasiment la même intensité.

Autrement dit, un avion de ligne ne "cesse jamais d'être lourd".

En revanche, son poids évolue au fil du vol.

Pourquoi ?

Parce qu'il consomme du carburant.

Prenons un exemple concret. Un avion long-courrier peut embarquer plus de 100 tonnes de kérosène avant un vol intercontinental. Au fur et à mesure que les heures passent, cette quantité diminue.

Résultat : l'avion devient progressivement plus léger.

C'est aussi pour cette raison qu'un avion a généralement besoin d'une piste plus longue pour décoller que pour atterrir. Au décollage, les réservoirs sont pleins et l'appareil est à son poids maximal. À l'arrivée, plusieurs dizaines de tonnes de carburant ont été consommées.

Le poids est donc une force permanente, mais il n'est pas figé.

La portance : la véritable star du vol

S'il fallait retenir un seul mot pour comprendre pourquoi un avion vole, ce serait sans doute celui-ci : la portance.

La portance est la force qui soulève l'avion.

Elle est produite presque exclusivement par les ailes.

Et c'est là que beaucoup de personnes sont surprises.

On imagine souvent que les moteurs "tirent" l'avion vers le haut, un peu comme une fusée.

En réalité, ils ne font presque rien dans cette direction.

Même les moteurs gigantesques d'un Airbus A350 ou d'un Boeing 787 poussent essentiellement... vers l'avant.

Ce sont les ailes qui font tout le travail de sustentation.

Pour produire de la portance, elles ont besoin d'une seule chose : de l'air qui s'écoule rapidement autour d'elles.

Plus cet écoulement est rapide, plus les ailes peuvent générer une force importante.

C'est exactement la raison pour laquelle un avion accélère longuement sur la piste avant de décoller.

Il ne cherche pas uniquement à aller vite.

Il cherche à atteindre la vitesse à laquelle ses ailes seront enfin capables de produire suffisamment de portance pour compenser son poids.

À partir de cet instant, le décollage devient possible.

La poussée : le rôle essentiel des moteurs

Si les ailes soulèvent l'avion, à quoi servent réellement les moteurs ?

Leur mission est simple :

faire avancer l'appareil.

Ils créent une force appelée la poussée.

Cette poussée permet à l'avion d'accélérer au décollage, de continuer à avancer pendant le vol et de compenser le ralentissement provoqué par l'air.

Sans poussée, la vitesse diminuerait progressivement.

Or, moins de vitesse signifie moins de portance.

Et moins de portance signifie une descente.

C'est pour cette raison qu'un avion ne peut pas maintenir indéfiniment son altitude si ses moteurs ne fournissent plus suffisamment d'énergie.

Attention cependant à une nuance importante.

Même si les moteurs s'arrêtent complètement, un avion ne tombe pas comme une pierre.

Il continue de voler... mais en planant.

C'est exactement le même principe qu'un planeur.

Les ailes continuent de produire de la portance tant que l'avion conserve une certaine vitesse.

Les pilotes utilisent alors l'altitude disponible pour parcourir plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de kilomètres selon les circonstances.

C'est un sujet que nous développerons un peu plus loin dans cet article.

La traînée : le frein invisible

La quatrième force est probablement la moins connue du grand public.

Il s'agit de la traînée.

Chaque fois qu'un objet se déplace dans l'air, celui-ci oppose une résistance.

Vous l'avez certainement déjà ressenti en passant votre main par la fenêtre d'une voiture ou en roulant à vélo face au vent.

Plus la vitesse augmente, plus cette résistance devient importante.

Pour un avion, cette force agit constamment vers l'arrière.

Elle cherche en permanence à ralentir l'appareil.

Les ingénieurs consacrent donc énormément de temps à réduire cette traînée.

C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les avions possèdent des formes aussi fluides.

Le nez est arrondi.

Le cockpit est parfaitement intégré au fuselage.

Les ailes sont soigneusement profilées.

Même les moteurs sont dessinés pour perturber le moins possible l'écoulement de l'air.

Sur les avions modernes, on retrouve également des winglets, ces petites ailettes situées au bout des ailes.

Contrairement à ce que l'on pense souvent, elles ne servent pas principalement à augmenter la portance.

Leur rôle est surtout de réduire certains tourbillons d'air qui augmentent la traînée.

Résultat : moins de résistance, moins de consommation de carburant et davantage d'autonomie.

Quelques pourcents de gain seulement peuvent représenter plusieurs centaines de milliers de litres de carburant économisés chaque année sur une flotte entière.

Un équilibre qui évolue pendant tout le vol

L'une des idées les plus intéressantes est que ces quatre forces ne restent jamais parfaitement constantes.

Pendant le décollage, la poussée est très importante afin d'accélérer rapidement.

En montée, les ailes produisent davantage de portance.

En croisière, tout devient beaucoup plus stable.

Les moteurs fonctionnent à une puissance bien inférieure à celle utilisée au décollage, juste assez pour maintenir la vitesse souhaitée.

Puis, lors de la descente, les pilotes réduisent progressivement la poussée.

L'avion perd doucement de l'altitude tout en conservant suffisamment de vitesse pour que les ailes continuent de produire la portance nécessaire.

À aucun moment le pilote ne "coupe les moteurs pour tomber". Tout est anticipé, calculé et ajusté avec précision.

On peut comparer cela à un cycliste qui descend une légère pente.

Il continue d'avancer sans forcément pédaler, grâce à son élan, tout en contrôlant sa trajectoire.

L'avion fonctionne de manière similaire, mais avec des vitesses bien supérieures et des calculs beaucoup plus complexes.

Comment les ailes créent-elles de la portance ?

Lorsqu'on regarde un avion depuis le sol, on remarque surtout ses moteurs ou son immense fuselage. Pourtant, les véritables héroïnes du vol sont les ailes.

Sans elles, même les moteurs les plus puissants du monde seraient incapables de maintenir un avion dans les airs.

Mais comment une simple aile peut-elle soulever plusieurs centaines de tonnes ?

Pendant longtemps, on résumait l'explication à une seule phrase : "L'air passe plus vite au-dessus de l'aile, ce qui crée une dépression qui aspire l'avion vers le haut."

Cette explication contient une part de vérité, mais elle est largement incomplète.

En réalité, la portance est le résultat de plusieurs phénomènes physiques qui se produisent en même temps.

La forme particulière du profil d'une aile

Si vous observez une aile de face, vous remarquerez qu'elle n'est pas plate.

Sa forme est soigneusement étudiée.

La partie supérieure est généralement plus bombée, tandis que la partie inférieure est relativement plus plate. Cette forme porte un nom : le profil aérodynamique.

Ce profil n'a rien d'un hasard.

Des milliers d'heures d'essais en soufflerie et de simulations numériques ont permis aux ingénieurs de concevoir des ailes capables de produire un maximum de portance tout en limitant la consommation de carburant.

Les profils ont d'ailleurs énormément évolué depuis les premiers avions des frères Wright.

Aujourd'hui, chaque modèle possède ses propres caractéristiques.

Une aile d'Airbus A350 est très différente de celle d'un avion de voltige, d'un Rafale ou d'un petit Cessna. Pourtant, elles poursuivent toutes le même objectif : exploiter l'écoulement de l'air de la manière la plus efficace possible.

Pourquoi l'air circule différemment autour de l'aile

Lorsqu'un avion avance, les ailes "coupent" l'air.

L'écoulement est alors séparé en deux.

Une partie passe au-dessus de l'aile.

L'autre passe en dessous.

À cause de la forme incurvée de la partie supérieure, l'air est accéléré au-dessus de l'aile. En dessous, l'écoulement reste généralement un peu plus lent.

Cette différence de vitesse entraîne également une différence de pression.

La pression est plus faible au-dessus.

Elle est plus élevée en dessous.

Cette différence de pression participe directement à la création de la portance.

Autrement dit, l'aile bénéficie d'une force résultante orientée vers le haut.

Mais ce n'est pas toute l'histoire.

Bernoulli ou Newton : qui a raison ?

Pendant des décennies, les passionnés d'aéronautique ont souvent opposé deux explications.

D'un côté, il y a le principe de Daniel Bernoulli, physicien suisse du XVIIIᵉ siècle.

Selon son principe, lorsqu'un fluide s'écoule plus rapidement, sa pression diminue.

Cette baisse de pression contribue à créer une force ascendante.

De l'autre côté, il y a les lois de Isaac Newton.

Celles-ci rappellent qu'à chaque action correspond une réaction égale et opposée.

Or, une aile dévie une énorme quantité d'air vers le bas.

En réaction, l'air exerce une force vers le haut sur l'aile.

Alors, laquelle de ces deux explications est la bonne ?

La réponse est simple :

Les deux.

Les ingénieurs aéronautiques n'opposent plus Bernoulli et Newton.

Ils décrivent simplement deux façons différentes d'observer le même phénomène.

L'écoulement de l'air autour de l'aile crée à la fois une différence de pression et une déviation de l'air vers le bas.

Ces deux phénomènes sont intimement liés et participent ensemble à la production de la portance.

Ce qui se passe réellement autour d'une aile

Pour mieux comprendre, imaginons qu'une aile laisse derrière elle une sorte de "trace" invisible.

À mesure que l'avion avance, les ailes dévient continuellement une immense masse d'air vers le bas.

Si vous pouviez visualiser cet écoulement, vous verriez un courant d'air descendant juste derrière l'appareil.

Or, déplacer autant d'air demande de l'énergie.

Cette énergie provient des moteurs, qui permettent à l'avion de conserver sa vitesse.

L'ensemble fonctionne comme une chaîne :

• les moteurs propulsent l'avion vers l'avant ;
• les ailes rencontrent un flux d'air rapide ;
• elles dévient une partie de cet air vers le bas ;
• en réaction, une force apparaît vers le haut : c'est la portance.

Plus l'avion est lourd, plus il doit dévier une grande quantité d'air.

C'est pourquoi les gros avions possèdent des ailes gigantesques.

Prenons l'Airbus A380.

Son envergure dépasse les 79 mètres, soit presque la largeur d'un terrain de football.

Cette immense surface permet de produire suffisamment de portance pour soulever plus de 500 tonnes lors des vols long-courriers.

La vitesse joue un rôle essentiel

Une aile, aussi bien conçue soit-elle, ne produit presque aucune portance si l'air ne circule pas suffisamment vite autour d'elle.

C'est la raison pour laquelle un avion doit accélérer sur la piste avant de décoller.

Au début du roulage, les ailes ne génèrent pratiquement aucune force.

Puis, à mesure que la vitesse augmente, la portance augmente elle aussi.

Arrive alors un moment précis où cette portance devient suffisante pour équilibrer le poids de l'appareil.

Les pilotes atteignent alors ce que l'on appelle la vitesse de rotation, souvent notée Vr.

C'est à cet instant qu'ils tirent doucement sur le manche ou le mini-manche afin de relever le nez de l'avion.

Quelques secondes plus tard, les roues quittent la piste.

Il ne s'agit donc pas d'un "saut".

Le décollage est simplement le résultat d'un équilibre qui bascule progressivement en faveur de la portance.

L'incidence : un paramètre tout aussi important

La vitesse n'est pas le seul élément qui influence la portance.

L'orientation de l'aile par rapport au vent relatif joue également un rôle majeur.

Cet angle s'appelle l'incidence.

Imaginez à nouveau votre main à la fenêtre d'une voiture.

Si votre paume reste parfaitement horizontale, vous sentez peu de force vers le haut.

En revanche, si vous relevez légèrement votre main, vous sentez immédiatement une poussée beaucoup plus importante.

L'aile fonctionne exactement de cette manière.

Une légère augmentation de l'incidence permet d'augmenter fortement la portance.

C'est ce que font les pilotes au moment du décollage en cabrant progressivement l'avion.

Mais attention.

Il existe une limite.

Si l'incidence devient trop importante, l'air ne parvient plus à suivre correctement la forme de l'aile.

L'écoulement se détache.

La portance chute brutalement.

C'est ce qu'on appelle le décrochage.

Contrairement à une idée répandue, un décrochage ne signifie pas que le moteur s'arrête.

Il s'agit avant tout d'un phénomène aérodynamique, lié à un excès d'incidence.

Les avions modernes disposent de nombreux systèmes qui permettent d'éviter cette situation.

Les pilotes sont également formés à reconnaître et à récupérer un décrochage en toute sécurité.

Les volets : de précieux alliés au décollage et à l'atterrissage

Si vous observez attentivement une aile avant le décollage, vous remarquerez qu'elle ne ressemble plus tout à fait à celle que vous voyez en croisière.

Des éléments mobiles sont déployés à l'arrière de l'aile.

Ce sont les volets.

Leur rôle est d'augmenter temporairement la surface et la courbure de l'aile.

Résultat : l'aile produit davantage de portance à basse vitesse.

Grâce aux volets, un avion peut décoller plus tôt et atterrir plus lentement, ce qui améliore considérablement la sécurité.

En contrepartie, les volets augmentent aussi la traînée.

C'est pourquoi ils sont progressivement rentrés une fois que l'avion a pris suffisamment de vitesse après le décollage.

À l'atterrissage, ils sont de nouveau déployés afin de permettre une approche stable à une vitesse plus faible.

Les ailes ne sont donc pas de simples surfaces fixes. Elles sont de véritables chefs-d'œuvre d'ingénierie, capables de modifier leur géométrie en fonction des différentes phases du vol.

Mais malgré toute cette technologie, une question revient souvent : comment un avion pesant plusieurs centaines de tonnes parvient-il malgré tout à décoller ? C'est précisément ce que nous allons voir dans la prochaine partie.

Pourquoi le poids de l'avion n'empêche-t-il pas le décollage ?

Si vous demandez à quelqu'un ce qui l'impressionne le plus lorsqu'il prend l'avion, il y a de fortes chances qu'il vous parle du décollage.

Et on le comprend facilement.

En quelques dizaines de secondes seulement, une machine longue de plus de 70 mètres, chargée de centaines de passagers, de leurs bagages, de plusieurs tonnes de fret et de dizaines de milliers de litres de carburant quitte le sol avec une étonnante facilité.

Pourtant, rien n'est laissé au hasard.

Le décollage est probablement l'une des phases les plus préparées de tout le vol.

Et contrairement à ce que l'on pourrait croire, ce n'est pas le poids de l'avion qui détermine à lui seul sa capacité à voler.

Ce n'est pas le poids qui compte, mais le rapport entre poids et portance

Il est facile de penser qu'un avion très lourd aura forcément plus de mal à décoller.

En réalité, ce qui compte n'est pas uniquement son poids.

Ce qui importe, c'est la quantité de portance que ses ailes sont capables de produire.

Imaginez deux personnes qui essaient de soulever un carton.

Si le carton pèse 20 kg, elles y arriveront sans difficulté.

S'il pèse 100 kg, elles n'y parviendront probablement pas.

En revanche, si quatre personnes supplémentaires viennent les aider, le carton pourra finalement être soulevé.

Pour un avion, le principe est similaire.

Le poids reste le même.

Mais les ailes peuvent produire plus ou moins de portance selon plusieurs paramètres :

• la vitesse ;
• la surface des ailes ;
• leur profil aérodynamique ;
• l'incidence ;
• la densité de l'air.

Le décollage intervient tout simplement lorsque la portance devient suffisante pour équilibrer, puis dépasser légèrement le poids de l'appareil.

Il n'y a donc pas de "force magique" qui annule la gravité.

Il existe simplement un équilibre qui évolue progressivement.

Plus l'avion accélère, plus la portance augmente

C'est précisément pour cette raison que les avions accélèrent sur plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de mètres avant de quitter le sol.

Au début de la course au décollage, les ailes produisent très peu de portance.

L'avion est encore trop lent.

Puis, à mesure que la vitesse augmente, l'air circule de plus en plus rapidement autour des ailes.

La portance augmente alors de façon très importante.

À un moment précis, calculé avant chaque vol, les pilotes atteignent la vitesse de rotation.

Ils relèvent doucement le nez de l'appareil.

L'incidence augmente légèrement.

Les ailes produisent alors suffisamment de portance pour que les roues quittent naturellement la piste.

Ce qui est intéressant, c'est que le décollage n'est jamais brutal.

Même si, depuis la cabine, on peut avoir l'impression que l'avion "saute" dans les airs, il s'agit en réalité d'une transition très progressive.

Les pilotes recherchent un cabrage doux afin de préserver les performances aérodynamiques et le confort des passagers.

Chaque décollage est calculé avec précision

Contrairement à une voiture, un avion ne peut pas improviser son décollage.

Avant chaque vol, les pilotes effectuent une série de calculs très précis.

Ils tiennent compte notamment :

• du poids réel de l'avion ;
• du nombre de passagers ;
• du carburant embarqué ;
• du fret ;
• de la longueur de la piste ;
• de la température extérieure ;
• de l'altitude de l'aéroport ;
• du vent.

Tous ces éléments influencent les performances.

Par exemple, un avion qui décolle en plein été, sous une forte chaleur, aura besoin d'une piste plus longue.

Pourquoi ?

Parce que l'air chaud est moins dense.

Or, un air moins dense produit moins de portance.

Les moteurs sont également un peu moins performants dans ces conditions.

À l'inverse, une journée froide favorise généralement les performances au décollage.

Les pilotes calculent donc plusieurs vitesses de référence avant chaque départ.

Parmi les plus connues :

• V1, la vitesse de décision. Au-delà de cette vitesse, le décollage doit généralement être poursuivi, même en cas de panne moteur.
• Vr, la vitesse de rotation, à laquelle le pilote commence à relever le nez de l'avion.
• V2, la vitesse de sécurité en montée, qui garantit des performances suffisantes même dans des situations particulières, comme une panne moteur après le décollage.

Ces vitesses changent pratiquement à chaque vol.

Elles dépendent directement des conditions du jour.

Pourquoi un Airbus A380 peut-il décoller avec plus de 500 tonnes ?

C'est probablement l'exemple qui intrigue le plus.

Comment un avion pouvant dépasser 560 tonnes au décollage peut-il quitter le sol ?

La réponse réside dans sa conception.

L'Airbus A380 possède :

• une immense surface alaire ;
• quatre moteurs extrêmement puissants ;
• des dispositifs hypersustentateurs (volets et becs de bord d'attaque) très performants ;
• un train d'atterrissage capable de répartir son poids sur la piste.

Lors du décollage, les volets augmentent fortement la portance.

Les moteurs accélèrent progressivement l'appareil jusqu'à la vitesse prévue.

Une fois cette vitesse atteinte, les ailes génèrent suffisamment de portance pour soulever l'ensemble de l'avion.

Le chiffre de 560 tonnes paraît colossal.

Pourtant, la physique reste exactement la même que pour un petit avion de tourisme.

Seules les dimensions changent.

On pourrait comparer cela à un bateau.

Un immense paquebot de plusieurs centaines de mètres flotte lui aussi grâce aux lois de la physique.

Il est beaucoup plus lourd qu'une petite barque.

Pourtant, sa conception lui permet de rester à la surface.

En aéronautique, les ailes jouent un rôle comparable : elles sont dimensionnées pour produire la portance correspondant à la masse de l'appareil.

Les avions décollent rarement à leur poids maximal

Autre idée reçue : on imagine souvent que tous les avions décollent systématiquement "à pleine charge".

En réalité, c'est rarement le cas.

Le poids maximal autorisé dépend de nombreux facteurs.

Sur un vol court, il est inutile d'embarquer autant de carburant que pour un trajet transatlantique.

L'avion sera donc plus léger.

Il pourra décoller plus facilement et consommer moins.

À l'inverse, un long-courrier reliant Paris à Singapour ou Sydney embarquera énormément de carburant.

Le poids au décollage sera alors bien plus élevé.

Dans certains aéroports situés en altitude ou disposant de pistes plus courtes, les compagnies doivent même parfois limiter le nombre de passagers ou la quantité de fret afin de respecter les performances de décollage.

L'objectif reste toujours le même : conserver une marge de sécurité importante.

À quoi servent réellement les moteurs ?

Les moteurs sont probablement les éléments les plus impressionnants d'un avion de ligne.

Leur taille, leur puissance et le bruit qu'ils produisent au décollage donnent facilement l'impression que ce sont eux qui "portent" l'avion dans les airs.

C'est une idée très répandue.

Pourtant, si vous demandiez à un pilote ce qui fait réellement voler un avion, il vous répondrait sans hésiter :

"Les ailes."

Les moteurs, eux, remplissent une autre mission, tout aussi indispensable.

Les moteurs ne soulèvent pas directement l'avion

C'est sans doute l'idée reçue la plus répandue en aéronautique.

On imagine souvent les moteurs pousser l'avion vers le haut, comme une fusée.

En réalité, ce n'est pas du tout leur rôle.

Sur un avion de ligne classique, les moteurs produisent une force presque entièrement orientée... vers l'avant.

Cette force s'appelle la poussée.

En avançant, l'avion crée un écoulement d'air de plus en plus rapide autour de ses ailes.

Et c'est précisément cet écoulement qui permet aux ailes de produire de la portance.

Autrement dit, les moteurs ne soulèvent pas directement l'avion.

Ils donnent simplement aux ailes les conditions nécessaires pour faire leur travail.

C'est un peu comme un cycliste.

Ses jambes ne le maintiennent pas en équilibre directement.

Elles lui permettent d'avancer. Et c'est cette vitesse qui lui permet de rester stable.

Pour un avion, le principe est étonnamment similaire.

Les moteurs permettent d'atteindre la bonne vitesse

Au décollage, les pilotes appliquent une puissance très importante.

Les énormes turboréacteurs accélèrent progressivement l'appareil sur la piste.

Pendant cette phase, plusieurs phénomènes se produisent simultanément.

La vitesse augmente.

L'écoulement d'air autour des ailes devient de plus en plus rapide.

La portance augmente.

Puis arrive le moment où cette portance est suffisante pour équilibrer le poids de l'avion.

Les pilotes effectuent alors la rotation.

Quelques secondes plus tard, les roues quittent le sol.

Une fois en montée, les moteurs continuent naturellement de fournir de la poussée.

Mais contrairement à ce que beaucoup imaginent, ils ne restent pas à pleine puissance pendant tout le vol.

En croisière, les moteurs travaillent beaucoup moins

Après le décollage, les pilotes réduisent progressivement la puissance.

Pourquoi ?

Parce que maintenir un avion en vol demande finalement beaucoup moins d'énergie que le faire décoller.

En altitude, l'air est moins dense.

La traînée diminue.

L'avion est également devenu plus léger puisqu'il a déjà consommé une partie de son carburant.

Les moteurs fonctionnent alors dans un régime beaucoup plus économique.

L'objectif n'est plus d'accélérer.

Il s'agit simplement de maintenir une vitesse stable et de compenser la résistance de l'air.

C'est l'une des raisons pour lesquelles les compagnies aériennes cherchent en permanence à optimiser leur consommation.

Quelques pourcents d'économie de carburant représentent des millions d'euros sur une flotte entière.

Un avion peut-il voler sans moteur ?

Cette question surprend souvent.

Et pourtant, la réponse est oui.

À condition de parler d'un avion et non d'un hélicoptère.

Cela paraît contre-intuitif.

Comment un avion pourrait-il continuer à voler sans moteur ?

La réponse est simple.

Les moteurs servent principalement à produire de la vitesse.

Mais une fois que l'avion possède déjà cette vitesse et une certaine altitude, ses ailes continuent naturellement de produire de la portance.

L'appareil se transforme alors en un immense planeur.

Bien sûr, il perd progressivement de l'altitude.

Mais il ne tombe absolument pas à la verticale.

Les pilotes suivent ce que l'on appelle une finesse, c'est-à-dire le rapport entre la distance parcourue horizontalement et l'altitude perdue.

Pour un avion de ligne moderne, cette finesse est souvent comprise entre 15 et 20.

Concrètement, cela signifie qu'à partir de 10 000 mètres d'altitude, un avion peut encore parcourir environ 150 à 200 kilomètres sans aucune poussée moteur, selon son modèle et les conditions météorologiques.

Cela laisse largement le temps aux pilotes de rechercher un aéroport adapté.

L'histoire de l'aviation compte d'ailleurs plusieurs exemples célèbres de vols réalisés sans moteur.

L'un des plus connus est celui du "Gimli Glider", un Boeing 767 d'Air Canada qui, en 1983, a réussi à atterrir en toute sécurité après une panne sèche due à une erreur de calcul du carburant.

Plus récemment, en 2009, le célèbre "Miracle sur l'Hudson" a montré qu'un Airbus A320 ayant perdu ses deux moteurs après une collision avec des oiseaux pouvait continuer à planer suffisamment longtemps pour effectuer un amerrissage contrôlé sur le fleuve Hudson à New York.

Ces événements restent extrêmement rares, mais ils illustrent parfaitement une idée essentielle :

Un avion vole grâce à ses ailes. Les moteurs lui permettent simplement de continuer à avancer.

Pourquoi les avions disposent-ils de plusieurs moteurs ?

Une autre question revient souvent.

Pourquoi les gros avions possèdent-ils deux moteurs, parfois quatre ?

La première raison est évidemment la sécurité.

Les moteurs modernes sont extrêmement fiables.

Les pannes graves sont devenues exceptionnelles.

Mais l'aéronautique repose sur un principe fondamental : la redondance.

Autrement dit, prévoir une solution même lorsqu'un équipement tombe en panne.

Les avions de ligne sont certifiés pour pouvoir poursuivre leur vol avec un moteur inopérant.

Les procédures, les performances et les entraînements des équipages sont conçus en tenant compte de cette éventualité.

Les appareils bimoteurs modernes comme l'Airbus A350 ou le Boeing 787 effectuent quotidiennement des vols de plus de quinze heures au-dessus des océans grâce aux certifications ETOPS, qui garantissent leur capacité à poursuivre le vol en toute sécurité même après la perte d'un moteur.

L'idée qu'une panne moteur entraînerait immédiatement la chute de l'avion appartient donc largement au passé.

Une technologie en constante évolution

Les moteurs d'aujourd'hui n'ont plus grand-chose à voir avec ceux des premiers avions à réaction.

Ils sont :

• plus puissants ;
• beaucoup plus silencieux ;
• nettement moins gourmands en carburant ;
• plus fiables ;
• moins polluants.

Les fabricants comme Rolls-Royce, GE Aerospace ou Pratt & Whitney investissent chaque année des milliards d'euros pour améliorer encore leurs performances.

Certaines innovations concernent les matériaux.

D'autres portent sur l'aérodynamique des soufflantes, les températures de fonctionnement ou encore l'utilisation future de carburants durables et de nouvelles architectures de propulsion.

Mais malgré toutes ces évolutions, leur rôle reste exactement le même qu'il y a plusieurs décennies :

fournir la poussée qui permet aux ailes de continuer à faire voler l'avion.

Pourquoi un avion ne décroche-t-il pas une fois en l'air ?

Maintenant que nous avons vu comment les ailes produisent la portance et le rôle essentiel des moteurs, une autre question mérite d'être posée.

Si un avion vole grâce à un équilibre aussi précis, pourquoi ne décroche-t-il pas en permanence ?

La réponse repose sur la vitesse, l'incidence… mais aussi sur le travail constant des pilotes et des systèmes de bord, qui surveillent ces paramètres à chaque seconde du vol.

Le mot « décrochage » fait souvent peur.

Dans l'imaginaire collectif, il est parfois associé à une panne moteur ou à une chute brutale de l'avion. Pourtant, en aéronautique, un décrochage est avant tout un phénomène aérodynamique.

Et surtout, il ne signifie pas qu'un avion va forcément s'écraser.

Les pilotes apprennent d'ailleurs à provoquer volontairement des décrochages pendant leur formation afin de savoir les reconnaître et les récupérer rapidement.

Comprendre ce qu'est réellement un décrochage permet aussi de mieux comprendre pourquoi les avions modernes restent extrêmement sûrs.

Le décrochage n'est pas lié aux moteurs

C'est probablement l'idée reçue la plus répandue.

Beaucoup de personnes pensent qu'un avion décroche lorsqu'il perd ses moteurs.

En réalité, ce n'est pas le cas.

Un avion peut très bien disposer de deux moteurs parfaitement opérationnels et décrocher malgré tout.

À l'inverse, il peut perdre un moteur, voire les deux dans des cas extrêmement rares, sans jamais décrocher.

La différence est essentielle.

Le décrochage dépend uniquement de la manière dont l'air circule autour des ailes.

Tant que cet écoulement reste correctement "collé" au profil de l'aile, celle-ci produit de la portance.

Si cet écoulement se détache, la portance chute fortement.

L'aile est alors en décrochage.

Tout est une question d'incidence

Le principal responsable d'un décrochage est l'angle d'incidence.

Comme nous l'avons vu précédemment, l'incidence correspond à l'angle formé entre l'aile et le vent relatif.

Une légère augmentation de cet angle permet de produire davantage de portance.

C'est précisément ce qui se passe lors du décollage.

Mais cette augmentation possède une limite.

Au-delà d'une certaine valeur, généralement autour de 15 à 18 degrés selon le type d'aile, l'air ne suit plus correctement sa courbure.

Il se crée alors de nombreuses turbulences derrière l'aile.

L'écoulement se détache.

La portance s'effondre.

C'est le décrochage.

Il est important de noter que ce phénomène peut se produire à différentes vitesses.

On entend parfois dire qu'un avion décroche parce qu'il vole trop lentement.

C'est souvent vrai dans la pratique, car une vitesse plus faible oblige le pilote à augmenter davantage l'incidence pour maintenir l'altitude.

Mais ce n'est pas la vitesse qui provoque directement le décrochage.

C'est bien l'excès d'incidence.

À quoi ressemble un décrochage ?

Contrairement à certaines scènes de cinéma, un décrochage ne se traduit généralement pas par une chute instantanée vers le sol.

Les premiers signes sont beaucoup plus progressifs.

Les commandes deviennent moins efficaces.

Des vibrations peuvent apparaître.

Sur les avions modernes, une alarme sonore retentit.

Le manche peut également vibrer grâce à un système appelé stick shaker, destiné à avertir immédiatement les pilotes qu'ils approchent de la limite.

Si rien n'est fait, le nez de l'avion finit naturellement par s'abaisser.

Ce mouvement peut sembler impressionnant, mais il est en réalité bénéfique.

En baissant le nez, l'avion reprend de la vitesse.

L'écoulement de l'air redevient normal.

Les ailes retrouvent leur portance.

Le décrochage est terminé.

C'est d'ailleurs la procédure enseignée à tous les pilotes :

réduire l'incidence avant toute autre action.

Cette réaction permet de rétablir rapidement un vol normal.

Les pilotes sont entraînés à cette situation

Pendant leur formation, les élèves pilotes réalisent plusieurs exercices de décrochage.

L'objectif n'est évidemment pas de les mettre en difficulté.

Il s'agit de leur apprendre à reconnaître les premiers signes annonciateurs.

Ils découvrent ainsi les sensations caractéristiques :

• diminution de l'efficacité des commandes ;
• alarme de décrochage ;
• vibrations ;
• comportement particulier de l'avion.

Puis ils répètent la procédure de récupération jusqu'à ce qu'elle devienne instinctive.

Cet entraînement se poursuit tout au long de leur carrière.

Les pilotes de ligne réalisent régulièrement des séances sur simulateur reproduisant toutes sortes de situations inhabituelles, y compris les décrochages.

Ces simulateurs sont tellement réalistes qu'ils reproduisent fidèlement les réactions de chaque modèle d'avion.

Les avions modernes disposent de nombreuses protections

Aujourd'hui, la technologie apporte une couche de sécurité supplémentaire.

Sur les Airbus modernes, par exemple, les calculateurs de vol surveillent en permanence la vitesse, l'incidence, l'altitude et de nombreux autres paramètres.

Dans certaines lois de pilotage, il devient même impossible de dépasser certaines limites aérodynamiques, sauf circonstances très particulières.

L'avion aide ainsi les pilotes à rester dans une enveloppe de vol sûre.

Les Boeing disposent d'une philosophie légèrement différente, laissant davantage d'autorité directe aux pilotes, mais ils possèdent eux aussi de nombreux systèmes d'alerte et d'assistance.

Dans tous les cas, les équipages disposent de plusieurs niveaux de protection avant qu'un véritable décrochage puisse se produire.

Pourquoi les décrochages sont-ils devenus si rares ?

Les accidents liés au décrochage existent toujours, mais ils sont aujourd'hui extrêmement rares dans l'aviation commerciale.

Cette amélioration est le résultat de plusieurs décennies de progrès.

Les avions sont mieux conçus.

Les systèmes d'alerte sont plus performants.

Les simulateurs permettent un entraînement beaucoup plus poussé.

Les procédures sont régulièrement mises à jour après chaque retour d'expérience.

Enfin, les équipages bénéficient d'une formation continue tout au long de leur carrière.

L'ensemble de ces éléments explique pourquoi le décrochage est devenu une situation parfaitement connue, étudiée et anticipée.

Pour les passagers, cela signifie qu'il est très peu probable d'être confronté à un véritable décrochage lors d'un vol commercial.

Le vol est une recherche permanente d'équilibre

Si l'on prend un peu de recul, on se rend compte que tout ce que nous avons expliqué depuis le début de cet article repose sur une seule idée.

Un avion vole parce qu'il maintient en permanence un équilibre.

La vitesse doit être suffisante.

L'incidence doit rester dans les bonnes limites.

La poussée doit compenser la traînée.

La portance doit équilibrer le poids.

Les pilotes surveillent ces paramètres en permanence, aidés par des calculateurs extrêmement sophistiqués.

Le résultat est un système remarquablement fiable, capable de transporter chaque année plusieurs milliards de passagers à travers le monde.

Mais une question continue d'intriguer de nombreuses personnes.

Si un avion vole grâce à ses ailes, comment peut-il continuer à voler lorsqu'il perd un moteur… ou même les deux ?

La réponse est souvent surprenante et démontre une nouvelle fois à quel point les lois de l'aérodynamique sont fascinantes.

Pourquoi les avions peuvent-ils continuer à voler avec un moteur en panne ?

C'est probablement l'une des situations qui inquiètent le plus les passagers.

Lorsqu'on entend parler d'une panne moteur dans les médias ou que l'on voit une scène spectaculaire dans un film, la même idée revient immédiatement :

« Si un moteur tombe en panne, l'avion va tomber. »

Pourtant, la réalité est très différente.

Les avions de ligne modernes sont justement conçus pour faire face à ce type de situation. Une panne moteur est considérée comme un événement sérieux, mais elle ne signifie absolument pas que l'appareil est en danger immédiat.

Pour comprendre pourquoi, il faut revenir à une idée essentielle que nous avons développée tout au long de cet article.

Les moteurs ne maintiennent pas l'avion en l'air.

Ce sont les ailes.

Les ailes continuent de produire de la portance

Imaginons qu'un avion perde soudainement un de ses moteurs.

Que se passe-t-il exactement ?

La première conséquence est une diminution de la poussée.

En revanche, les ailes, elles, ne changent pas.

L'avion continue toujours d'avancer.

L'air continue donc de circuler autour des ailes.

Et tant que cet écoulement est suffisant, celles-ci produisent toujours de la portance.

L'appareil reste donc parfaitement capable de voler.

Ce qui change, ce sont principalement ses performances.

La montée devient moins rapide.

La consommation de carburant peut évoluer.

Le pilote doit également compenser le déséquilibre créé par le moteur restant, qui pousse désormais davantage d'un côté.

Ces corrections sont parfaitement prévues et font partie de l'entraînement normal des équipages.

Tous les avions de ligne sont certifiés pour cette situation

Une idée surprend souvent le grand public.

Avant même qu'un avion obtienne son certificat de navigabilité, les constructeurs doivent démontrer qu'il peut poursuivre son vol en toute sécurité après la perte d'un moteur.

Les essais sont extrêmement exigeants.

Des pilotes d'essais réalisent volontairement des décollages avec un moteur réduit ou coupé afin de vérifier que l'appareil reste parfaitement contrôlable.

Ces démonstrations permettent notamment de définir les fameuses vitesses V1 et V2 dont nous avons parlé précédemment.

Prenons un exemple.

Si un moteur tombe en panne juste après V1, les pilotes poursuivront normalement le décollage.

Cela peut sembler contre-intuitif.

Pourtant, cette procédure est précisément celle qui offre le plus de sécurité.

Les performances de l'avion ont été calculées pour permettre cette montée sur un seul moteur.

Autrement dit, ce scénario fait partie intégrante de la conception de l'appareil.

Pourquoi les gros avions n'ont-ils souvent que deux moteurs ?

Pendant longtemps, les très longs vols étaient principalement assurés par des avions à trois ou quatre moteurs, comme le Boeing 747 ou l'Airbus A340.

À l'époque, les autorités souhaitaient conserver une importante marge de sécurité lors des traversées océaniques.

Mais les moteurs modernes sont devenus si fiables que cette philosophie a progressivement évolué.

Aujourd'hui, des appareils comme l'Airbus A350 ou le Boeing 787 traversent quotidiennement les océans avec seulement deux moteurs.

Cela est rendu possible grâce à une certification appelée ETOPS (Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards).

Cette réglementation autorise les avions bimoteurs à s'éloigner de plusieurs heures d'un aéroport de dégagement, à condition de démontrer une fiabilité exceptionnelle.

Concrètement, cela signifie que même si un moteur tombait en panne au milieu de l'océan Atlantique ou du Pacifique, l'avion serait toujours capable de rejoindre un aéroport adapté en toute sécurité.

C'est une réalité quotidienne de l'aviation moderne.

Et si les deux moteurs s'arrêtent ?

Cette situation est beaucoup plus rare.

Mais elle reste techniquement possible.

Les causes peuvent être très diverses :

• ingestion massive d'oiseaux ;
• panne de carburant ;
• contamination du carburant ;
• conditions météorologiques exceptionnelles.

Même dans cette situation extrême, l'avion ne tombe toujours pas comme une pierre.

Il devient un planeur.

Cela peut sembler incroyable lorsqu'on parle d'un appareil de plusieurs centaines de tonnes.

Pourtant, c'est exactement ce qui se produit.

Grâce à leur excellente finesse aérodynamique, les avions de ligne modernes peuvent parcourir une distance impressionnante sans aucune poussée moteur.

Depuis une altitude de croisière d'environ 11 000 mètres, certains appareils peuvent encore planer près de 200 kilomètres, parfois davantage selon leur configuration et les conditions atmosphériques.

Cette capacité offre aux pilotes un temps précieux pour analyser la situation, tenter un redémarrage moteur ou rejoindre un terrain adapté.

Des exemples qui ont marqué l'histoire

L'aviation a connu plusieurs événements devenus célèbres pour avoir démontré les qualités de vol des avions sans moteur.

L'un des plus connus est sans doute le Gimli Glider.

En 1983, un Boeing 767 d'Air Canada se retrouve en panne sèche à cause d'une erreur de conversion entre kilogrammes et livres lors du calcul du carburant embarqué.

Les deux moteurs s'arrêtent successivement.

L'équipage parvient pourtant à planer pendant plusieurs dizaines de kilomètres avant de poser l'appareil sur une ancienne base aérienne reconvertie en circuit automobile.

Autre exemple célèbre : le vol US Airways 1549 en janvier 2009.

Quelques minutes après son décollage de New York, un Airbus A320 percute un important groupe d'oiseaux.

Les deux moteurs sont gravement endommagés.

Le commandant Chesley "Sully" Sullenberger décide alors d'amerrir sur le fleuve Hudson.

Grâce à la capacité de plané de l'avion et à la maîtrise exceptionnelle de l'équipage, les 155 personnes à bord survivent.

Ces événements restent extrêmement rares.

Mais ils illustrent parfaitement un principe fondamental :

Même privé de moteurs, un avion reste un avion. Il continue à voler tant que ses ailes produisent de la portance.

Une sécurité pensée dès la conception

Lorsqu'un constructeur développe un nouvel avion, la gestion des pannes fait partie des priorités absolues.

Chaque système important possède généralement un ou plusieurs systèmes de secours.

Les commandes de vol sont redondantes.

Les circuits hydrauliques sont multiples.

Les générateurs électriques peuvent être remplacés par d'autres sources d'énergie.

Même en cas de perte totale des moteurs, certains avions disposent d'une petite turbine déployable, appelée RAT (Ram Air Turbine), qui utilise le vent relatif pour produire l'énergie nécessaire aux équipements essentiels.

Cette philosophie de redondance est omniprésente dans l'aviation.

Elle explique en grande partie pourquoi le transport aérien est aujourd'hui considéré comme l'un des moyens de transport les plus sûrs au monde.

Pourquoi les avions volent-ils si haut ?

Maintenant que nous savons pourquoi un avion peut voler malgré son poids et même continuer son vol avec un moteur en panne, une autre question mérite d'être posée.

Pourquoi les avions de ligne choisissent-ils de voler à 10 000 ou 12 000 mètres d'altitude, alors qu'ils pourraient, en théorie, rester beaucoup plus près du sol ?

Là encore, la réponse repose sur un subtil compromis entre physique, performances et économie de carburant.

Lorsque l'on regarde la carte d'un vol sur l'écran installé devant son siège, on remarque presque toujours la même chose.

Quelques minutes après le décollage, l'avion continue de monter… encore… et encore.

Puis il finit par se stabiliser aux alentours de 10 000 à 12 000 mètres d'altitude, soit environ 33 000 à 39 000 pieds dans le langage des pilotes.

À première vue, cela peut sembler étrange.

Après tout, pourquoi aller aussi haut ?

Ne serait-il pas plus simple de voler à seulement quelques milliers de mètres du sol ?

En réalité, cette altitude n'a pas été choisie au hasard.

Elle représente le meilleur compromis entre performances, consommation de carburant, sécurité et confort.

L'air y est beaucoup moins dense

Plus on monte en altitude, plus l'air devient léger.

Cela peut sembler être un inconvénient.

Pourtant, pour un avion de ligne, c'est un véritable avantage.

Pourquoi ?

Parce que l'air oppose une résistance au déplacement.

Cette résistance porte un nom que nous avons déjà rencontré : la traînée.

Imaginez que vous marchiez dans une piscine.

L'eau freine chacun de vos mouvements.

Maintenant, imaginez que vous marchiez sur une plage.

L'effort devient beaucoup plus faible.

Pour un avion, c'est un peu la même chose.

Dans un air moins dense, la résistance diminue fortement.

Les moteurs ont donc besoin de moins de puissance pour maintenir la vitesse de croisière.

Résultat :

• moins de carburant consommé ;
• une meilleure autonomie ;
• des coûts d'exploitation réduits.

À l'échelle d'une compagnie aérienne, ces économies représentent plusieurs millions d'euros chaque année.

Les moteurs deviennent plus efficaces

Cela peut sembler paradoxal.

Comment un moteur peut-il être plus performant alors qu'il dispose de moins d'air ?

En réalité, les turboréacteurs modernes sont justement conçus pour fonctionner dans ces conditions.

En altitude, l'air est plus froid.

Or, un air plus froid améliore généralement le rendement thermodynamique des moteurs.

Associé à une traînée plus faible, cela permet d'obtenir un excellent compromis entre puissance et consommation.

C'est l'une des raisons pour lesquelles les avions ne restent pas longtemps à basse altitude après le décollage.

Ils cherchent rapidement à rejoindre leur niveau de croisière optimal.

Chaque avion possède son altitude idéale

Contrairement à ce que l'on pourrait croire, il n'existe pas une altitude unique pour tous les vols.

Chaque avion possède ce que les pilotes appellent un niveau de vol optimal.

Celui-ci dépend de nombreux paramètres :

• le poids de l'appareil ;
• la quantité de carburant restante ;
• la température extérieure ;
• le vent ;
• la météo ;
• les performances du moteur.

Un avion très lourd ne pourra pas toujours monter immédiatement à son altitude de croisière maximale.

Les pilotes commencent alors un peu plus bas.

Au fur et à mesure que le carburant est consommé, l'avion devient plus léger.

Il peut alors effectuer ce que l'on appelle un step climb, ou montée par paliers.

Cette technique permet d'économiser encore davantage de carburant.

Il est donc fréquent qu'un avion vole successivement à plusieurs altitudes au cours d'un même trajet.

Voler plus haut permet souvent d'éviter les turbulences

Les turbulences font partie des principales inquiétudes des passagers.

Pourtant, elles sont rarement dangereuses.

Et bonne nouvelle : voler haut permet souvent d'en éviter une partie.

Les turbulences sont particulièrement fréquentes :

• à proximité du relief ;
• dans les nuages orageux ;
• dans les couches basses de l'atmosphère.

En croisière, l'air est généralement beaucoup plus stable.

Cela ne signifie pas qu'il n'existe jamais de turbulences.

Certaines, appelées turbulences en air clair, peuvent apparaître même sous un ciel parfaitement bleu.

Mais elles restent généralement plus faciles à anticiper grâce aux prévisions météorologiques et aux informations échangées entre équipages.

Les pilotes adaptent alors leur altitude afin de rechercher la couche d'air la plus calme possible.

Une altitude qui offre aussi davantage de sécurité

Voler haut présente un autre avantage, moins connu du grand public.

En cas de problème technique, disposer de plusieurs milliers de mètres d'altitude offre davantage de temps aux pilotes pour analyser la situation.

Comme nous l'avons vu précédemment, un avion qui perd sa poussée ne tombe pas immédiatement.

Il plane.

Plus il se trouve haut, plus il dispose d'une importante réserve d'énergie potentielle.

Cette altitude peut lui permettre de rejoindre un aéroport situé à plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de kilomètres.

L'altitude constitue donc une véritable marge de sécurité supplémentaire.

Pourquoi ne pas voler encore plus haut ?

À l'inverse, pourquoi les avions ne montent-ils pas à 15 000 ou 20 000 mètres ?

Parce qu'il existe également une limite.

Plus l'altitude augmente, plus l'air devient rare.

Les ailes produisent alors moins de portance.

Les moteurs disposent également de moins d'oxygène pour fonctionner efficacement.

Les performances finissent donc par diminuer.

Les ingénieurs parlent parfois du "coffin corner", une zone où l'écart entre la vitesse minimale de décrochage et la vitesse maximale autorisée devient très faible.

Les avions évitent naturellement cette région en restant dans leur domaine de vol optimal.

En résumé, les avions ne volent pas le plus haut possible.

Ils volent à l'altitude la plus efficace.

C'est ce subtil compromis qui permet de traverser les continents en consommant le moins de carburant possible tout en offrant un niveau de sécurité extrêmement élevé.

Que se passe-t-il exactement pendant le décollage ?

Pour un passager, le décollage dure à peine une minute.

Pour les pilotes, c'est l'une des phases les plus préparées et les plus techniques de tout le vol.

En réalité, le décollage commence bien avant que l'avion ne s'élance sur la piste.

Dès la préparation du vol, l'équipage calcule précisément les performances nécessaires en fonction du poids de l'avion, de la météo, du vent, de la température et de la longueur de la piste.

Une fois alignés, les pilotes augmentent progressivement la puissance des moteurs jusqu'à la valeur prévue.

L'accélération devient alors très franche.

Pendant cette course au décollage, l'avion reste parfaitement contrôlé grâce à sa gouverne de direction, puis au gouvernail lorsque la vitesse augmente.

À une vitesse appelée V1, le décollage est considéré comme engagé.

En cas de problème moteur après cette vitesse, il est généralement plus sûr de poursuivre le décollage que de tenter de freiner brutalement.

Quelques secondes plus tard arrive Vr, la vitesse de rotation.

Le pilote tire doucement sur le manche ou le mini-manche.

Le nez de l'avion se relève progressivement.

L'incidence augmente légèrement.

Les ailes produisent alors suffisamment de portance pour faire quitter naturellement le sol à l'appareil.

Quelques instants plus tard, le train d'atterrissage est rentré afin de réduire la traînée.

Puis les volets sont progressivement rétractés à mesure que l'avion accélère.

En moins de deux minutes, l'appareil est déjà en montée vers son altitude de croisière.

Vu de la cabine, tout semble très simple.

En réalité, cette séquence est le résultat de décennies de recherche, de procédures extrêmement précises et d'un entraînement rigoureux des équipages.

Et lors de l'atterrissage, pourquoi l'avion ne tombe-t-il pas ?

Si le décollage impressionne, l'atterrissage fascine tout autant.

Depuis le hublot, on voit le sol se rapprocher lentement. Les maisons deviennent de plus en plus grandes, les voitures apparaissent sur les routes et, quelques instants plus tard, les roues touchent la piste avec parfois un léger rebond.

Pour beaucoup de passagers, cette phase donne l'impression que l'avion "tombe" volontairement.

En réalité, il n'en est rien.

Un atterrissage réussi est précisément un vol qui reste parfaitement maîtrisé… jusqu'au dernier mètre.

Un avion continue de voler jusqu'au contact avec la piste

C'est un principe que tous les élèves pilotes apprennent très tôt.

Un avion n'arrête pas de voler lorsqu'il approche de l'aéroport.

Il continue de produire de la portance jusqu'au moment où les roues touchent le sol.

Autrement dit, un atterrissage n'est pas une chute contrôlée.

C'est une diminution progressive de la portance.

Les pilotes ajustent en permanence trois paramètres :

• la vitesse ;
• la poussée des moteurs ;
• l'assiette de l'avion.

L'objectif est de conserver une trajectoire parfaitement stable tout au long de l'approche.

À bord, cela donne souvent une sensation de descente douce et régulière.

Les volets deviennent essentiels

Avant l'atterrissage, vous avez peut-être déjà remarqué que les ailes semblent changer de forme.

Des panneaux situés à l'arrière de l'aile se déploient progressivement.

Ce sont les volets.

Leur rôle est double.

Ils augmentent fortement la portance à basse vitesse.

Mais ils augmentent également la traînée.

À première vue, produire davantage de traînée pourrait sembler contre-productif.

En réalité, c'est exactement ce que recherchent les pilotes.

Grâce aux volets, l'avion peut voler plus lentement tout en restant parfaitement contrôlable.

Cette réduction de vitesse est indispensable pour limiter la distance d'atterrissage et réduire les efforts au moment du toucher des roues.

Pourquoi les moteurs restent-ils en marche ?

Autre idée reçue très fréquente :

Beaucoup imaginent que les pilotes coupent les moteurs pendant la descente.

En réalité, les moteurs continuent de fonctionner.

Ils produisent simplement beaucoup moins de poussée qu'en croisière.

Les pilotes ajustent leur puissance presque en permanence afin de maintenir le bon plan de descente.

Si l'avion descend légèrement trop vite, une petite augmentation de poussée suffit souvent à corriger la trajectoire.

À l'inverse, si la vitesse devient excessive, les moteurs sont réduits et la traînée des volets aide naturellement l'avion à ralentir.

Tout est une question d'équilibre.

Les dernières secondes avant le toucher

À quelques mètres de la piste, une dernière manœuvre intervient.

Les pilotes relèvent légèrement le nez de l'avion.

Cette phase s'appelle l'arrondi.

L'objectif est simple :

Réduire progressivement la vitesse verticale afin que les roues principales touchent le sol en douceur.

L'avion cesse alors progressivement de produire suffisamment de portance pour rester en vol.

Une fois les roues au sol, les spoilers se déploient automatiquement sur les ailes.

Ils "cassent" immédiatement la portance restante afin que tout le poids de l'appareil repose sur son train d'atterrissage.

Les freins deviennent alors pleinement efficaces.

Selon les besoins, les inverseurs de poussée des moteurs sont également utilisés pour participer au ralentissement.

Quelques dizaines de secondes plus tard, l'avion quitte la piste et roule tranquillement jusqu'à son point de stationnement.

Les idées reçues sur le vol des avions

Malgré plus d'un siècle d'aviation, de nombreuses croyances persistent encore aujourd'hui.

Certaines sont amusantes.

D'autres alimentent inutilement la peur de l'avion.

Voici quelques-unes des plus fréquentes.

« Un avion est trop lourd pour voler »

C'est sans doute la remarque que l'on entend le plus souvent.

Et elle est parfaitement compréhensible.

Voir un Airbus A380 de plus de 500 tonnes quitter le sol semble presque irréel.

Pourtant, le poids n'empêche pas un avion de voler.

Il impose simplement de produire davantage de portance.

Plus un avion est lourd, plus ses ailes sont grandes et plus la vitesse nécessaire au décollage est importante.

Les lois de la physique restent exactement les mêmes, qu'il s'agisse d'un petit avion de tourisme ou du plus gros avion de ligne du monde.

« Les moteurs maintiennent l'avion en l'air »

Nous l'avons vu tout au long de cet article :

Cette idée est fausse.

Les moteurs créent la poussée.

Les ailes créent la portance.

C'est une nuance essentielle.

Elle explique notamment pourquoi un avion peut continuer à voler même après la perte d'un moteur, ou dans des cas extrêmement rares, des deux.

« Les turbulences sont dangereuses »

Les turbulences impressionnent.

C'est normal.

Pourtant, elles sont rarement dangereuses pour l'avion lui-même.

Les appareils modernes sont conçus pour supporter des contraintes très largement supérieures à celles rencontrées lors d'un vol commercial.

Les pilotes évitent les zones les plus turbulentes lorsqu'ils le peuvent.

Lorsqu'elles sont inévitables, ils réduisent parfois légèrement leur vitesse afin de diminuer les efforts sur la cellule.

Le principal risque concerne surtout les personnes qui ne portent pas leur ceinture.

C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les équipages recommandent souvent de la laisser attachée, même lorsque le voyant est éteint.

« Les ailes vont casser parce qu'elles se plient »

Lorsque l'on est assis près du hublot, il est parfois impressionnant de voir les ailes se courber fortement, notamment lors de turbulences.

Beaucoup de passagers pensent alors que cette flexion est anormale.

En réalité, c'est exactement l'inverse.

Les ailes sont conçues pour être souples.

Cette flexibilité leur permet d'absorber une partie des contraintes aérodynamiques.

Avant leur certification, elles sont soumises à des essais extrêmement sévères.

Les ingénieurs les plient bien au-delà de ce qu'elles rencontreront durant toute leur carrière opérationnelle.

Voir une aile se déformer en vol est donc non seulement normal, mais aussi rassurant.

« Plus un avion est gros, plus il est dangereux »

Intuitivement, on pourrait penser qu'un avion plus grand est plus difficile à piloter.

Dans les faits, les gros avions sont souvent très stables.

Leur masse importante les rend parfois moins sensibles à certaines perturbations atmosphériques que des appareils beaucoup plus légers.

La sécurité dépend avant tout :

• de la conception de l'appareil ;
• de son entretien ;
• de la formation des équipages ;
• du respect des procédures.

Sa taille n'est pas un critère de dangerosité.

Ce qui pourrait réellement empêcher un avion de voler

Maintenant que nous avons démonté plusieurs idées reçues, une dernière question mérite d'être posée.

Quelles sont les situations qui pourraient réellement empêcher un avion de voler ?

Contrairement aux croyances populaires, ce ne sont ni son poids ni une simple turbulence.

Les véritables limites sont essentiellement aérodynamiques.

Nous allons voir lesquelles dans la dernière partie de cet article, avant de conclure.

Ce qui pourrait réellement empêcher un avion de voler

Après avoir découvert comment un avion crée de la portance, pourquoi son poids n'est pas un obstacle et quel est le rôle des moteurs, une question demeure.

Existe-t-il des situations où un avion ne pourrait réellement plus voler ?

La réponse est oui.

Mais ces situations n'ont généralement rien à voir avec ce que l'imaginent la plupart des passagers.

Les avions modernes disposent d'importantes marges de sécurité et sont conçus pour fonctionner dans une grande variété de conditions. Toutefois, comme toute machine, ils possèdent des limites physiques qu'il est indispensable de respecter.

Une vitesse insuffisante

La première limite est sans doute la plus évidente.

Comme nous l'avons vu, les ailes ont besoin d'un écoulement d'air suffisamment rapide pour produire de la portance.

Si la vitesse diminue trop fortement sans que le pilote adapte la trajectoire, la portance devient insuffisante.

L'avion ne peut alors plus maintenir son altitude.

C'est précisément pour cette raison que les pilotes surveillent constamment leur vitesse, notamment pendant le décollage, l'approche et l'atterrissage.

Les avions modernes disposent également de nombreux systèmes d'alerte qui signalent immédiatement toute vitesse anormalement faible.

Une incidence trop importante

Il ne suffit pas d'aller vite.

L'incidence doit également rester dans une plage bien définie.

Une aile peut produire énormément de portance.

Mais seulement jusqu'à une certaine limite.

Si le pilote relève excessivement le nez de l'avion, l'écoulement de l'air finit par se détacher de l'aile.

Le décrochage apparaît.

C'est pourquoi les pilotes apprennent très tôt à privilégier une règle simple :

mieux vaut perdre un peu d'altitude que laisser l'avion décrocher.

Les systèmes de protection présents sur les avions modernes rendent aujourd'hui cette situation extrêmement rare en exploitation commerciale.

Le givre : un ennemi parfois invisible

S'il existe un phénomène que les pilotes prennent particulièrement au sérieux, c'est le givre.

Lorsqu'une fine couche de glace se forme sur les ailes, leur profil aérodynamique est modifié.

Cela peut sembler anodin.

Pourtant, quelques millimètres de glace suffisent parfois à dégrader sensiblement la portance.

C'est pourquoi les avions sont systématiquement dégivrés avant le décollage lorsque les conditions météorologiques l'exigent.

En vol, plusieurs systèmes permettent également d'empêcher la formation de glace sur les ailes, les moteurs ou certaines sondes essentielles.

Ces dispositifs utilisent selon les modèles de l'air chaud prélevé sur les moteurs, des résistances électriques ou encore des systèmes spécifiques de dégivrage.

Une surcharge importante

Chaque avion possède plusieurs masses maximales certifiées.

Parmi elles :

• la masse maximale au décollage ;
• la masse maximale à l'atterrissage ;
• la masse maximale sans carburant.

Ces limites sont calculées avec précision par les constructeurs.

Les dépasser modifierait les performances de l'avion et réduirait les marges de sécurité.

Avant chaque vol, les compagnies calculent donc très précisément :

• le poids des passagers ;
• les bagages ;
• le fret ;
• la quantité de carburant.

Même la répartition de cette masse est étudiée.

Le centrage de l'avion est un élément fondamental de la sécurité.

Un appareil mal chargé pourrait devenir beaucoup plus difficile à piloter.

Là encore, tout est soigneusement vérifié avant le départ.

Les conditions météorologiques extrêmes

Contrairement à une idée reçue, les avions volent parfaitement sous la pluie.

Ils peuvent également traverser des nuages, voler de nuit ou dans des conditions de visibilité très réduite.

En revanche, certains phénomènes météorologiques sont évités autant que possible.

C'est notamment le cas :

• des orages très développés ;
• de la grêle ;
• des fortes turbulences convectives ;
• des cendres volcaniques.

Les avions modernes disposent de radars météorologiques très performants permettant aux équipages de contourner ces zones dangereuses.

Les contrôleurs aériens participent également à cette gestion en proposant des trajectoires alternatives lorsque cela est nécessaire.

L'objectif n'est pas de prouver qu'un avion peut traverser n'importe quel phénomène météo.

Au contraire.

La sécurité consiste souvent à éviter les situations les plus défavorables.

Pourquoi les avions sont-ils conçus pour voler en toute sécurité ?

À ce stade de l'article, une chose apparaît clairement.

Le vol ne repose pas sur une seule technologie.

Il résulte d'une multitude de systèmes qui travaillent ensemble.

Et tous poursuivent le même objectif :

offrir le plus haut niveau de sécurité possible.

Une conception basée sur la redondance

L'un des grands principes de l'aéronautique est la redondance.

Autrement dit, ne jamais dépendre d'un seul équipement essentiel.

C'est pourquoi les avions de ligne disposent de plusieurs circuits hydrauliques.

Plusieurs calculateurs.

Plusieurs systèmes électriques.

Plusieurs instruments de navigation.

Plusieurs moyens de communication.

Et, bien entendu, plusieurs pilotes.

Si un élément tombe en panne, un autre prend immédiatement le relais.

Cette philosophie explique en grande partie l'excellente fiabilité de l'aviation moderne.

Des essais extrêmement exigeants

Avant qu'un nouvel avion puisse transporter des passagers, il subit des milliers d'heures d'essais.

Les ingénieurs testent pratiquement toutes les situations imaginables.

Décollages avec un moteur inopérant.

Freinages d'urgence.

Conditions météorologiques extrêmes.

Températures très basses ou très élevées.

Essais de flexion des ailes.

Tests de fatigue de la cellule.

Chaque composant est vérifié bien au-delà des contraintes qu'il rencontrera normalement en exploitation.

Cette approche permet de conserver d'importantes marges de sécurité.

Une maintenance permanente

Un avion ne vole pas simplement jusqu'à ce qu'une pièce casse.

Son entretien suit un calendrier extrêmement strict.

Certaines vérifications sont réalisées avant chaque vol.

D'autres toutes les quelques centaines d'heures.

Les grandes visites de maintenance peuvent immobiliser un appareil pendant plusieurs semaines.

Des milliers de composants sont inspectés, remplacés ou testés, même lorsqu'ils fonctionnent encore parfaitement.

Cette maintenance préventive constitue l'un des piliers de la sécurité aérienne.

Des pilotes formés tout au long de leur carrière

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, obtenir une licence de pilote de ligne n'est pas la fin de la formation.

C'est plutôt le début.

Plusieurs fois par an, les équipages retournent sur simulateur.

Ils s'entraînent à gérer :

• des pannes moteur ;
• des incendies ;
• des décrochages ;
• des problèmes hydrauliques ;
• des approches par mauvaise météo ;
• des situations extrêmement rares.

L'objectif est simple.

Le jour où une anomalie survient réellement, les pilotes doivent avoir déjà vécu cette situation... des dizaines de fois en entraînement.

Un transport parmi les plus sûrs au monde

Toutes ces mesures expliquent pourquoi l'aviation commerciale affiche aujourd'hui un niveau de sécurité exceptionnel.

Bien sûr, aucun moyen de transport n'est totalement exempt de risques.

Mais lorsqu'on rapporte le nombre de vols effectués chaque jour aux accidents recensés, l'avion figure parmi les moyens de déplacement les plus sûrs jamais conçus.

Chaque décollage est le résultat de décennies de recherche, d'innovations technologiques, de réglementations exigeantes et du travail coordonné de milliers de professionnels.

📖 Articles qui pourraient vous intéresser

Si cet article vous a permis de mieux comprendre comment un avion de plusieurs centaines de tonnes peut voler, ces autres contenus devraient également vous intéresser :

✈️ Pourquoi les avions ne s'écrasent-ils presque jamais ?

Découvrez pourquoi l'avion est l'un des moyens de transport les plus sûrs au monde, comment les appareils sont conçus pour résister aux pannes et quelles sont les nombreuses mesures de sécurité mises en place avant, pendant et après chaque vol.

👉 Lire l'article : Pourquoi les avions ne s'écrasent-ils presque jamais ?

🌍 Comment survivre à un vol de 12 heures sans souffrir ?

Fatigue, jambes lourdes, décalage horaire ou inconfort… Retrouvez tous les conseils pratiques pour voyager dans les meilleures conditions et arriver à destination en pleine forme, même après un très long vol.

👉 Lire l'article : Comment survivre à un vol de 12 heures sans souffrir ?

☁️ Pourquoi les avions laissent-ils des traces blanches dans le ciel ?

Les célèbres traînées blanches intriguent autant qu'elles alimentent les idées reçues. Découvrez leur véritable origine, les conditions nécessaires à leur formation et pourquoi elles peuvent parfois disparaître en quelques secondes… ou persister pendant plusieurs heures.

👉 Lire l'article : Pourquoi les avions laissent-ils des traces blanches dans le ciel ?

En résumé : comment un avion aussi lourd peut-il voler ?

Au début de cet article, nous nous posions une question qui semble presque défier le bon sens :

Comment une machine de plusieurs centaines de tonnes peut-elle quitter le sol et traverser un océan ?

La réponse tient finalement en quelques principes simples.

Les moteurs ne soulèvent pas l'avion.

Ils lui permettent d'accélérer.

Cette vitesse crée un écoulement d'air autour des ailes.

Grâce à leur forme particulière, celles-ci génèrent une force appelée portance, capable d'équilibrer puis de dépasser le poids de l'appareil.

Pendant tout le vol, les pilotes veillent à maintenir un équilibre précis entre quatre forces : le poids, la portance, la poussée et la traînée.

Cet équilibre évolue constamment, du décollage jusqu'à l'atterrissage.

C'est cette maîtrise des lois de la physique, associée à une technologie de pointe, à une maintenance rigoureuse et à une formation exigeante des équipages, qui permet aujourd'hui aux avions de transporter chaque année des milliards de passagers en toute sécurité.

La prochaine fois que vous verrez un Airbus A350, un Boeing 777 ou même un gigantesque Airbus A380 s'élancer sur une piste, vous ne verrez sans doute plus seulement une énorme machine quitter le sol.

Vous verrez surtout l'une des plus belles démonstrations de physique appliquée jamais réalisées par l'être humain.

🎬 Vous souhaitez voir ce principe en images ?

Dans cette vidéo, nous expliquons pourquoi un avion de ligne peut continuer à voler avec un seul moteur, comment les pilotes réagissent dans cette situation et pourquoi elle est prévue dès la conception de l'appareil.

Produits recommandés

Envie de prolonger votre passion pour l'aviation ? Découvrez notre sélection de produits inspirés des plus beaux avions civils et militaires.

🛩️ Maquettes d'avions de ligne

Retrouvez une large collection de maquettes fidèles aux appareils qui sillonnent chaque jour le ciel : Airbus A320, A330, A350, A380, Boeing 737, 747, 777, 787 et bien d'autres. Des modèles parfaits pour les passionnés, les collectionneurs ou pour offrir un cadeau original.

👉 Découvrir la collection : Maquette Avion de Ligne

✈️ Maquettes d'avions de chasse

Admirez les avions militaires les plus emblématiques à travers notre collection de maquettes : Rafale, F-16, F-35, Mirage 2000, Eurofighter Typhoon, Sukhoï, et bien d'autres. Des reproductions détaillées qui feront le bonheur des amateurs d'aéronautique militaire.

👉 Découvrir la collection : Maquette Avion de Chasse

🔑 Porte-clés avion

Emportez votre passion partout avec vous grâce à notre collection de porte-clés aviation. Inspirés des plus grands avions de ligne, des appareils militaires et de l'univers aéronautique, ils constituent une idée cadeau idéale pour tous les passionnés d'aviation.

👉 Découvrir la collection : Porte Clés Avion

FAQ : Comment un avion aussi lourd peut-il voler ?

Comment un avion de plusieurs centaines de tonnes peut-il voler ?

Un avion peut voler grâce à la portance, une force produite par ses ailes lorsque l'air s'écoule rapidement autour d'elles. Les moteurs permettent à l'appareil d'atteindre cette vitesse, tandis que les ailes transforment ce déplacement en une force capable d'équilibrer puis de dépasser son poids. C'est cet équilibre entre la portance, le poids, la poussée et la traînée qui permet à un avion de rester dans les airs.

Pourquoi un avion ne tombe-t-il pas une fois en l'air ?

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, la gravité continue d'agir sur l'avion pendant tout le vol. S'il ne tombe pas, c'est parce que les ailes produisent en permanence suffisamment de portance pour compenser son poids. Tant que l'avion conserve une vitesse adaptée et une bonne incidence, il reste en équilibre dans les airs.

Les moteurs soulèvent-ils l'avion ?

Non. Les moteurs ne soulèvent pas directement l'avion. Leur rôle est de produire de la poussée afin de faire avancer l'appareil. Cette vitesse permet ensuite aux ailes de générer la portance nécessaire pour maintenir l'avion en vol. Sans les ailes, même les moteurs les plus puissants seraient incapables de faire voler un avion de ligne.

Pourquoi un avion doit-il aller aussi vite pour décoller ?

La vitesse est indispensable pour créer suffisamment de portance. Plus l'air circule rapidement autour des ailes, plus celles-ci génèrent une force importante vers le haut. Le décollage a lieu lorsque cette portance devient supérieure au poids de l'avion.

Un avion peut-il voler avec un seul moteur ?

Oui. Les avions de ligne modernes sont certifiés pour poursuivre leur vol en toute sécurité avec un seul moteur en fonctionnement. Les pilotes sont spécialement formés à cette situation et les performances de l'appareil sont calculées pour permettre une montée, une croisière ou un déroutement vers un aéroport adapté.

Un avion peut-il voler sans aucun moteur ?

Oui, mais uniquement pendant un certain temps. Si les deux moteurs s'arrêtent, l'avion ne tombe pas immédiatement. Il continue de planer grâce à ses ailes, comme un immense planeur. Depuis son altitude de croisière, un avion de ligne moderne peut parcourir plusieurs centaines de kilomètres sans poussée moteur, laissant aux pilotes le temps de rechercher un terrain d'atterrissage.

Pourquoi les avions volent-ils à environ 10 000 mètres d'altitude ?

Les avions de ligne évoluent généralement entre 10 000 et 12 000 mètres d'altitude, car l'air y est moins dense. Cela réduit la traînée, améliore le rendement des moteurs et diminue la consommation de carburant. Cette altitude permet également d'éviter une partie des turbulences présentes dans les couches basses de l'atmosphère.

Les turbulences peuvent-elles faire tomber un avion ?

Non. Les turbulences sont généralement inconfortables pour les passagers, mais elles ne sont pas dangereuses pour un avion moderne. Les appareils sont conçus pour résister à des contraintes bien supérieures à celles rencontrées lors d'un vol commercial. Les pilotes adaptent également leur trajectoire et leur vitesse lorsque cela est nécessaire.

Pourquoi les ailes des avions se plient-elles en vol ?

Les ailes sont volontairement conçues pour être flexibles. Cette souplesse leur permet d'absorber les efforts aérodynamiques provoqués par les turbulences et les variations de charge. Une aile qui se déforme légèrement est donc un fonctionnement parfaitement normal, prévu dès sa conception.

Quel est le plus gros avion capable de voler ?

L'Airbus A380 est le plus grand avion de ligne actuellement en service. Selon sa configuration, il peut dépasser les 560 tonnes au décollage tout en restant capable de voler grâce à ses immenses ailes, ses quatre moteurs puissants et une aérodynamique soigneusement optimisée. Malgré son poids impressionnant, il obéit exactement aux mêmes lois de la physique qu'un petit avion de tourisme.