Montée, descente, vol plané

Trois angles reviennent sans cesse, et il faut les distinguer clairement :

Lorsqu'un aéronef vole en ligne droite et à vitesse constante, la résultante de toutes les forces appliquées est nulle — les forces s'équilibrent deux par deux, séparément selon leur direction.

Sur une trajectoire rectiligne horizontale, à vitesse constante : la portance équilibre le poids, ET la traction équilibre la traînée. Ces deux couples de forces sont indépendants l'un de l'autre.

En montée, les performances de l'avion sont limitées parce que s'oppose à la traction non seulement la traînée habituelle, mais aussi la composante du poids parallèle au vent relatif — dès que la trajectoire s'incline vers le haut, une partie du poids "tire vers l'arrière" le long de la trajectoire, en plus de peser vers le bas.

En vol de montée : la traction équilibre la traînée plus la composante du poids parallèle au vent relatif. C'est pour ça qu'en montée stabilisée, pour garder la vitesse que vous aviez en palier, vous devez augmenter la puissance — précisément pour équilibrer cette composante de poids supplémentaire qui apparaît dès que la trajectoire n'est plus horizontale.

En montée initiale (juste après le décollage), si le moteur s'arrête subitement, le réflexe immédiat est de conserver la vitesse par une variation d'assiette à piquer. Sans traction pour compenser la traînée et le poids, la vitesse chuterait très vite si l'assiette reste cabrée — il faut piquer pour transformer l'altitude en vitesse et rester loin du décrochage, avant de chercher un terrain.

En descente stabilisée, pour garder la vitesse que vous aviez en palier, vous devez diminuer la puissance — pour compenser l'apparition d'une composante du poids parallèle au vent relatif qui, cette fois, aide à avancer (elle "pousse" le long de la trajectoire descendante) plutôt que de s'y opposer.

Pour maintenir la vitesse constante lors de la transition du palier à la descente, vous devez donc diminuer la puissance du moteur — sinon la vitesse augmenterait, puisque le poids apporte désormais une aide que la traction seule fournissait auparavant.

En vol stabilisé, moteur coupé (aucune traction) : la traînée équilibre la composante du poids parallèle au vent relatif. Il n'y a plus de moteur pour vaincre la traînée — c'est le poids lui-même, via sa composante le long de la trajectoire descendante, qui joue ce rôle.

Autrement dit, en vol plané, votre avion peut garder sa vitesse grâce à une force égale et opposée à la traînée : il s'agit de la composante du poids parallèle à la trajectoire — la "traction" du plané, c'est la gravité elle-même. Lors d'un vol en plané, moteur réduit, la traction de l'aéronef est donc assurée par cette force, qui correspond à une composante du poids sur la trajectoire suivie.

Pour augmenter sa vitesse tout en maintenant une pente de trajectoire constante, le pilote doit diminuer l'angle d'incidence (moins de Cz nécessaire à vitesse plus élevée, pour garder la même portance relative — rappel formule Rz=½ρSV²Cz).

À l'inverse : à pente de trajectoire constante, une diminution de vitesse implique une augmentation de l'angle d'incidence (même logique, en sens inverse).

Si, en montée à pente constante, la traction est supérieure à la traînée et à la composante du poids qui s'y oppose, l'aéronef accélère — l'équilibre des forces n'est plus respecté, il y a un excédent de traction disponible qui se traduit par un gain de vitesse.

Vous êtes en montée, à la vitesse préconisée. Sans toucher à la manette des gaz, vous virez à 30° d'inclinaison en conservant votre vitesse : le taux de montée diminue. En virage, une partie de la portance (et donc de la puissance disponible) sert à courber la trajectoire plutôt qu'à monter (page Facteur de charge & virage) — il reste moins de "réserve" de puissance pour grimper.

En descente, à puissance et vitesse indiquée constantes, la sortie du train augmente la pente — le train sorti ajoute de la traînée, qu'il faut compenser en descendant plus fort (pente plus négative) pour garder la même vitesse sans toucher à la puissance.

À partir du vol stabilisé, une rafale de vent arrière, avant que la vitesse sol ait été modifiée, fait diminuer la portance et diminuer la vitesse air — la rafale pousse temporairement l'avion "avec" le vent, ce qui réduit brutalement la vitesse de l'air relatif sur l'aile (donc la portance), même si la vitesse par rapport au sol n'a pas encore changé.

Vous êtes en courte finale pour la piste 09. La Tour vous annonce "vent du 090° 15 kt rafales 30 kt" (vent bien dans l'axe, mais avec de fortes rafales). Vous devez majorer votre vitesse d'approche — garder une marge au-dessus de la vitesse habituelle pour absorber les creux de vent entre les rafales, sans se rapprocher dangereusement du décrochage (station précédente).

En finale, sans vent, connaissant la vitesse indiquée Vi (en kt) et le taux de descente Vz (en ft/min), vous pouvez déterminer la pente de l'approche — la vitesse horizontale et la vitesse verticale ensemble définissent géométriquement l'angle de la trajectoire par rapport au sol (même principe qu'un triangle rectangle : la pente est le rapport entre la descente verticale et l'avancée horizontale sur la même durée).

Rappel de la relation vue en station 01 : incidence = assiette − pente (α = θ − γ).

Exemple : sur un plan de descente à 6% (une pente descendante d'environ −3,4°, arrondie à −3° pour l'exercice), avec une assiette de −3°, en appliquant une variation d'assiette à cabrer de 2° (nouvelle assiette : −3° + 2° = −1°), l'incidence devient :

Parmi les nombreux facteurs qui influencent les performances de vol, un ne joue aucun rôle sur la vitesse ascensionnelle maximale (le taux de montée maximum, Vy) : le centrage. Contrairement à la maniabilité ou la stabilité (page Centrage), la position du CG n'affecte pas directement l'excédent de puissance disponible qui détermine Vy — ce sont plutôt la masse, la densité de l'air, et la configuration aérodynamique qui comptent ici.

Tout au long de la trajectoire d'arrondi (la manœuvre qui adoucit la descente juste avant le toucher des roues), le pilote s'efforce d'augmenter l'incidence pour maintenir la portance constante — la vitesse diminue progressivement pendant l'arrondi, donc il faut compenser en augmentant l'incidence (rappel Rz=½ρSV²Cz : si V baisse, Cz doit monter pour garder Rz stable).

Résumé complet de la trajectoire d'arrondi : l'incidence augmente, la vitesse diminue, et la finesse augmente par effet de sol (moins de traînée induite tout près du sol — page Effet de sol). Lors de l'arrondi : l'incidence augmente et la portance reste constante (elle ne monte pas, elle compense juste la perte de vitesse).

Lors d'un atterrissage réussi, au moment du touché des roues, la réaction du sol commence à se substituer à la portance — le poids de l'avion est progressivement repris par le train d'atterrissage plutôt que par l'aile.