Profondeur bloquée

Dans le livre de Jean Zilio, on lit page 148
Quelques conseils d'urgence: si blocage (de la gouverne de profondeur) c'est extrêmement grave car l'avion est réglé pour une vitesse qu'il est impossible de modifier sauf en agissant sur le centrage.
Cela veut dire qu'à une position donnée de la gouverne de profondeur, et pour un centrage donné, correspond une vitesse unique, quelle que soit la puissance affichée.
En d'autres termes, les gaz à fond ou plein réduit, on garde la même vitesse.
Cela me paraît bizarre à moi aussi.
Posons d'abord les équations de l'avion en palier rectiligne, à vitesse constante.

La première équation traduit le fait que la traînée est proportionnelle au carré de la vitesse, et est égale la traction. La deuxième équation traduit le fait que la portance est égale au poids, lorsque l'avion est en palier.
T₀ est la traction en palier rectiligne uniforme.
V₀ est la vitesse en palier rectiligne uniforme.
mg est le poids de l'avion, c'est le produit de la masse et de l'accélération.
C_z et C_x sont des coefficients qui dépendent de l'incidence et de la forme de l'aile, et dont le quotient est la finesse, que vous connaissez.
Nous reviendrons une autre fois sur trois premiers termes des membres de droite de ces équations, pour l'instant, éliminons les:

En d'autres termes, la traction en palier rectiligne uniforme est le quotient du poids sur la finesse.
Et enfin, rappelons nous que la traction est le quotient de la puissance fournie par la vitesse de déplacement (révisez vos leçons de physique).

Prenons des valeurs numériques avant d'aller plus loin.
Le moteur de mon avion fait 100 chevaux, j'affiche 85% de la puissance, et mon hélice a un rendement de 80%. Un cheval fait 736 watts.
La puissance utilisée par l'avion est 100 x 736 x 0,85 x 0,80 = 50kW.
Ma vitesse est de 50 m.s^-1 , soit environ 100 kt.
La traction est de Newton.
Mon avion pèse 10 000 Newton, soit environ une tonne. Sa finesse fait donc 10. C'est un avion particulièrement fin, je ne sais pas si un tel avion existe...
Il faut préciser que le rendement de l'hélice n'est pas constant. Il dépend fortement de la vitesse, mais 80% est une valeur vraisemblable pour un avion volant en palier en régime de croisière.

Envisageons maintenant un vol rectiligne à vitesse uniforme V en montée ou descente.
L'angle de la trajectoire avec l'horizontale est de α (positif en montée, négatif en descente).
Il faut ajouter un terme opposé à la traction: la composante du poids parallèle à la trajectoire. À la portance ne s'oppose plus que la composante du poids perpendiculaire à la trajectoire.

C_z et C_x ne dépendent que de l'incidence. Comme nous supposons que l'incidence reste constante, C_z et C_x gardent les même valeurs que l'on soit en palier, en descente ou en montée. Nous reviendrons plus bas sur cette hypothèse.

En remplaçant par leurs valeurs en fonction de T₀, la traction en palier rectiligne uniforme, et V₀, la vitesse en palier, les formules deviennent, après avoir remplacé T₀ par sa valeur, le quotient du poids par la finesse:

Qu'avons nous calculé?
Nous avons supposé que lorsqu'on ne modifiait pas la position de la commande de profondeur, c'est à dire lorsque ce cette commande est bloquée, l'incidence restait la même, même si on faisait varier la traction au moyen de la commande de puissance.
Nous avons supposé que l'avion arrivait à une vitesse rectiligne uniforme sur une trajectoire montante ou descendante, que l'incidence restait constante, et nos formules nous donnent, pour chaque angle α, la traction et la vitesse de notre avion.
Essayons quelques valeurs remarquables:

α=0: on retrouve bien V=V₀, Traction= T₀; on s'en doutait, mais il faut toujours commencer par là.

V=0: on trouve deux solutions, trajectoire montante à la verticale (α=π/2), traction égale et opposée au poids et vitesse nulle, ou trajectoire descendante à la verticale (α=-π/2), traction égale et opposée au poids et vitesse nulle aussi. On arrive à la première solution en affichant une traction égale au poids: l'avion monte jusqu'à la verticale, avec une vitesse nulle et reste accroché à son hélice, la deuxième solution en inversant le pas de l'hélice jusqu'à avoir un freinage d'une force égale au poids: l'avion descend jusqu'à s'arrêter posé sur le nez. Évidemment ces deux extrêmes ne sont pas atteignables en pratique, mais on a mis en évidence le fait que pour un vol vertical, il faut une portance nulle. Comme nous avons imposé une incidence fixe, la seule solution pour avoir une portance nulle est une vitesse nulle.

Traction=0:on enlève l'hélice! C'est un peu équivalent à couper la puissance, mais pas tout à fait, car avec une puissance réduite, la traction est négative car l'hélice freine.On trouve ce qui signifie que l'avion descend, et que pour un mètre de perte d'altitude, l'avion a parcouru dix mètres horizontalement si la finesse est égale à 10. C'est la définition de la finesse que vous connaissez. Notez bien que c'est la finesse pour l'angle d'incidence de palier à 85% de puissance. Ce n'est pas nécessairement la finesse max. La vitesse est alors de 49,9 m/s, soit mois d'un quart de kt d'écart, alors que le plan de descente est d'un peu moins de 6 degrés.
Maintenant je passe à 100% de la puissance, et je suppose que le rendement de l'hélice reste le même. J'arrive à une traction de 1180 Newton environ. Après résolution de l'équation je trouve un angle de monté d'un degré environ, et une vitesse pratiquement inchangée.Pour les angles de montés ou de descente possibles, c'est à dire entre une traction à puissance maxi, et une traction nulle, la vitesse varie de moins d'un quatre centième, c'est une variation non mesurable.
Conclusion: Jean Zilio est quelqu'un d'expérimenté, il a donc certainement raison lorsqu'il dit que la vitesse ne varie pas. Comme j'arrive au même résultat, je peux conclure que l'incidence ne varie pas de façon significative lorsque je fais varier la puissance, à position constante de la profondeur, autrement dit mon hypothèse de départ me semble fondée.
Il reste à rapprocher ça de l'enseignement que nous recevons: on nous explique qu'il faut, en approche, corriger les écarts de plan avec la profondeur, et corriger les écarts de vitesse avec la puissance. C'est incompatible avec ce que l'on vient de voir, sauf... que nos formules ne sont valables qu'une fois l'équilibre (vitesse rectiligne uniforme) atteint. Pour voir ce que ça donne en régime transitoire, il va falloir se rappeler le principe de la dynamique. Ce sera pour une autre fois.

Prendre la météo

J'ai remarqué que le chef pilote d'un aéroclub que je fréquente pensait qu'il n'était pas obligatoire de prendre la météo lorsque l'on part pour un vol local.

Les règles de l'air sont claires sur ce sujet: dès que vous quittez le tour de piste, il est obligatoire de prendre la météo.

Règles de l'air

3.2. Action préliminaire au vol.

3.2.1. Avant d'entreprendre un vol, le pilote commandant de bord doit prendre connaissance de tous les renseignements disponibles utiles à la bonne exécution du vol projeté. Il doit s'assurer du fonctionnement satisfaisant de son appareil et des équipements nécessaires à la bonne exécution de ce vol.

3.2.2. Pour les vols hors du circuit d'un aérodrome et pour tous les vols IFR, l'action préliminaire au vol doit comprendre l'étude attentive des bulletins et prévisions météorologiques disponibles les plus récents, en tenant compte des besoins en carburant, au cas où le vol ne pourrait pas se dérouler comme prévu.

Le plan 5%

On lit dans le Manuel du pilote d'avion, éditions Cépaduès, unité d'instruction III.2.
"Actuellement, la valeur moyenne retenue pour les pentes d'approche est de 3°, ou en pourcentage 5%"
A ma connaissance, il n'y a aucune obligation, sauf mention particulière sur la carte d'approche à vue, de suivre un plan à 5%. On a le droit de suivre le plan que l'on veut.

Un peu plus loin, la formule suivante est donnée:
Vz(en ft/min) = Vitesse Sol (en kt) x Pente (en %)

C'est un coup de chance que la formule soit si simple: c'est parce qu'il y a environ 6000 pieds dans un nautique: un noeud, c'est 6000 pieds en 60 minutes, donc 100 pieds à la minute.
A 100 kt, vous descendez sur un plan à 5% à 5kt, soit 500 pieds par minute.

Le BIPM définit le mille marin (appelé nautique par les aviateurs) comme faisant exactement 1852m (page 38 de la huitième édition de 2006). Le pied faisant 12 pouces, et le pouce faisant 2,54cm, il y a un peu plus de 6076 pieds dans un nautique.

L'erreur commise en prenant 6000 pieds pour un nautique est donc à peine supérieure à 1%. Cette erreur est négligeable puisqu'elle est inférieure à la précision du pilotage, et probablement aussi à la précision des instruments de bord.

Qu'est ce qu'un aéronef?

On trouve la définition de l'aéronef dans la partie législative (article L110-1) du code de l'aviation civile: sont qualifiés aéronefs pour l'application du présent code, tous les appareils capables de s'élever ou de circuler dans les airs.

Mais c'est dans les règles de l'air, fixées par arrêté en application de l'article D131-7 du même code, que l'on trouve les définitions des différentes sortes de machines volantes:

Aérodyne : tout aéronef dont la sustentation en vol est obtenue principalement par des

forces aérodynamiques.

Aéronef : tout appareil capable de s'élever ou de circuler dans les airs.

Aérostat : tout aéronef dont la sustentation est principalement due à sa flottabilité dans l'air.

Avion : aérodyne entraîné par un organe moteur et dont la sustentation en vol est obtenue principalement par de réactions aérodynamiques sur des surfaces qui restent fixes dans des conditions données de vol.

Planeur : aérodyne non entraîné par un organe moteur, et dont la sustentation en vol est obtenue principalement par des réactions aérodynamiques sur des surfaces qui restent fixes dans des conditions données de vol.

Hélicoptère : aérodyne dont la sustentation en vol est obtenue principalement par la réaction de l'air sur un ou plusieurs rotors qui tournent, entraînés par un organe moteur, autour d'axes sensiblement verticaux.

On peut imaginer des aéronefs qui changent de nature au cours du vol: un aéronef pourrait s'élever dans les airs comme un ballon, voler comme un avion, puis atterrir comme un hélicoptère. Si vous avez des exemples...