AVIATIONAvions civils et militaires

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Avions civils

Caractéristiques commerciales

Les premières données qu'un constructeur doit définir avant de lancer un projet d'avion civil sont les caractéristiques commerciales de l'avion : nombre de passagers, quantité de fret, distance moyenne franchissable et vitesse. Le choix de ces caractéristiques est primordial car il est, pour une grande part, responsable du succès ou de l'échec du projet. L'avion doit être « le bon avion au bon moment ».

Avions commerciaux

Tableau : Avions commerciaux

Caractéristiques de quelques avions civils. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Entre le lancement de l'étude définitive et le premier vol en service, il faut compter un délai de l'ordre de cinq années pour un avion nouveau mais ne comportant pas de caractéristiques révolutionnaires. Si l'avion fait une bonne « carrière », la production peut alors s'étaler sur une vingtaine d'années et compter au total entre 200 et 600 unités, voire plus si le succès dépasse les espérances (la production totale de Boeing 727 aura été de 1 831 appareils ; 5 530 Boeing 737 ont été commandés dans ses différentes versions, entre 1967 et fin 2004). À l'opposé, certains avions ont été de véritables échecs, soit parce qu'ils sont arrivés trop tard face à la concurrence ou à l'évolution des techniques ou du marché, soit même trop tôt. Or le coût des études, du développement, des maquettes, des prototypes, des essais en soufflerie ou en vol, des outillages de fabrication et de montage sont tels qu'ils ne peuvent être amortis que sur un assez grand nombre d'exemplaires (pouvant aller jusqu'à 500).

Le prix de l'avion et son coût d'exploitation sont deux autres facteurs déterminants du succès, car ils conditionnent sa rentabilité pour la compagnie aérienne. Le prix d'un avion de transport varie, selon sa capacité, de 25 (pour une centaine de places) à plus de 200 millions de dollars. L'amortissement du prix d'achat entre pour 20 à 40 p. 100 (suivant la longueur des étapes) des frais directs d'exploitation ; le reste se répartit entre les salaires de l'équipage et du personnel au sol (de 15 à 25 p. 100), le coût de la maintenance (de 8 à 15 p. 100) et le carburant (de 20 à 40 p. 100). La compagnie aérienne perçoit un prix proportionnel à la charge ou au nombre de passagers transportés multiplié par la distance parcourue. Cela explique la vogue des « wide bodies », avions à grande capacité (Boeing 747 et 777 ; Airbus A340 et A380), pour lesquels certains frais peuvent être répartis sur un plus grand nombre de passagers et minorés par l'augmentation des distances franchissables sans escale.

Enfin, l'avion doit être bien accepté par les usagers : la vitesse, le confort (cela peut aller jusqu'aux dimensions des casiers pour bagages à main) et l'observation des règles concernant l'environnement (réduction du bruit et rejet des polluants) doivent être pris en considération.

Caractéristiques aérodynamiques

Ce sont les ailes qui assurent la majeure partie de la sustentation de l'avion dans l'air ; elles sont donc très travaillées du point de vue aérodynamique. Les paramètres géométriques d'une voilure, qui conditionnent ses qualités aérodynamiques, sont de deux ordres ; on trouve d'abord ceux qui sont relatifs à sa forme en plan : l'allongement (cf. définitions infra), la flèche et l'effilement, et ensuite ceux qui concernent la section ou le profil : l'épaisseur relative, la cambrure et le vrillage. Tous ces paramètres doivent être judicieusement choisis afin d'obtenir les performances requises pour toutes les phases du vol.

Aérodynamique: simulation numérique sur un avion Falcon

Photographie : Aérodynamique: simulation numérique sur un avion Falcon

Simulation numérique des pressions à la paroi sur un avion d'affaires Falcon. 

Crédits : ONERA

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Transports : vol d'un avion à réaction

Vidéo : Transports : vol d'un avion à réaction

Interactions entre forces aérodynamiques et forces de propulsion.Les avions de grande taille sont dotés d'un système très élaboré de volets qui modifient la configuration des ailes en fonction des conditions de vol.Au décollage, le pilote déploie les volets de bord d'attaque et abaisse... 

Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

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Les lois de l'aérodynamique nous enseignent qu'une voilure d'allongement λ (λ = b2/S, où b est l'envergure et S la surface de la voilure dite surface alaire) se déplaçant à la vitesse v subit un effort que l'on peut décomposer en une portance Rz dans la direction perpendiculaire à v, et en une résistance ou traînée Rx dans la direction de v. Ces deux forces ont pour expressions :

où ρ est la masse volumique de l'air ambiant, Cz et Cx sont des coefficients dont les ordres de grandeur, en fluide incompressible, sont :
où α est l'angle d'incidence exprimé en radians et kl = k/(1 + 2k/πλ) ; k dépend du profil mais est voisin de π. Le coefficient de traînée de profil, Cxp (somme des coefficients de traînée de pression et de traînée de frottement), est sensiblement indépendant de l'incidence ; le terme C2z/πλ est appelé traînée induite. Au regard de ces deux expressions, on constate que l'allongement a une grande importance ; en effet, son augmentation entraîne celle de la portance et la diminution de la traînée.

En vol en palier stabilisé (altit [...]

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L'Avion III de Clément Ader

L'Avion III de Clément Ader
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Avions commerciaux

Avions commerciaux
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Aérodynamique: simulation numérique sur un avion Falcon

Aérodynamique: simulation numérique sur un avion Falcon
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Pour citer l’article

Yves BROCARD, « AVIATION - Avions civils et militaires », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/aviation-avions-civils-et-militaires/