▬ Étude des aéronefs et des engins spatiaux — Cours

▸ Les deux grandes catégories

Tous les aéronefs se classent en deux familles selon leur principe de portance :

Principe Physique

Principe d'Archimède : volume air déplacé > poids total → remontée dans atmosphère. Aucune vitesse requise.

1. BALLONS (Aérostats libres non motorisés)

Montgolfières en vol [ANF-113]^[8]

• Enveloppe gaz hélium (très léger, non inflammable)
• Corbeille passagers/instruments suspendue
• Montée jusqu'à équilibre densité → plafond ~4km
• Dérive au gré vent - pilote contrôle montée/descente (lâché lest ou venting)
• × Non dirigeable - destination imposée par vent

• Enveloppe tissu - air chauffé brûleur propane
• Contrôle altitude par température air
• Plus accessible (moins cher hélium), utilise ascensionnelles
• Contrôle partial direction par altitude → chercher vent favorable

• Ancré au sol par câble - observation, publicité
• Traction vent ascensionnelle - tient position fixe

Structures des dirigeables (rigide, semi-rigide, souple) [ANF-101]

2. DIRIGEABLES (Aérostats motorisés dirigeables)

Comme ballons MAIS équipés moteur(s) + gouvernes → complètement dirigeables.

• Rigide : Armature interne métallique (Zeppelins) - grand volume, trajets longs
• Semi-rigide : Armature partielle + air pressurisé enveloppe
• Souple : Juste enveloppe gonflée (blimp) - simple, économique

▸ Utilisation moderne : Publicité aérienne, surveillance, observation scientifique.

Classification des aérodynes [ANF-102]

Principe Physique — Sustentation

Sustentation dépend vitesse × profil aile. Pas de vitesse = chute. Se divisent en motorisés vs non-motorisés.

Forces sur un profil d'aile [ANF-217]^[9]

Aérodynes NON-MOTORISÉS

▪ ULM - 6 CLASSES OFFICIELLES (Décret BIA)

ULM = Ultra-Léger Motorisé. Réglementation stricte France/AFNOR :

• Masse vide max : 300 kg (Classe 1-4), 450 kg (Classe 5-6)
• Puissance max : 45 kW (Classe 1-4), 60 kW (Classe 5-6)
• Carburant spécial : Essence aviation Avgas 100LL (interdit essence routière)
• Brevet : Brevet ULM + Certificat Médical Classe 4

Classe 1 : PARAMOTEUR △

• Parachute motorisé porté en vol
• Cadre tubulaire dorsal + moteur 2-temps + hélice poussante
• Décollage très court (~1-2 m vol stationnaire possible)
• Vitesse croisière ~25-50 km/h (très lent)
• Très accessible, peu cher, populaire loisir
• Limitation : Vent latéral max ~10 kt

Paramoteur [ANF-103]

Classe 2 : PENDULAIRE △

• Aile flexible Rogallo (deltaplane) + cadre suspendu fuseau moteur
• Pilote assis confortable cockpit
• Décollage ~10 m, vitesse ~50-70 km/h
• Très maniable, bonnes ascensionnelles

Pendulaire [ANF-104]

Classe 3 : MULTIAXES (3-axes) ▸

• Aile fixe rigide + fuselage tubulaire + gouvernes classiques (ailerons, profondeur, direction)
• Plus proche avion traditionnel - commandes intuitives
• Structure plus résistante - vol plus stable turbulences
• Vitesse ~70-120 km/h

Multiaxe [ANF-105]

Classe 4 : AUTOGIRE ▲

• Rotor libre en haut NON motorisé (tourne par flux air) + hélice traînante propulsive
• Décollage ~50 m, très court
• Vitesse min très basse (sécurité perte moteur)
• Hybride sécurisé planeur + hélicoptère
• Rotor autorotation = parachute naturel (descente contrôlée même moteur coupé)

Autogire [ANF-110]

Classe 5 : AÉROSTAT ULM ▯

• Ballon libre + moteur petite puissance
• Vol très lent stable (~20-40 km/h)
• Observation idéale paysage
• Moins populaire, très niche

Aérostat ULM [ANF-111]

Classe 6 : HÉLICOPTÈRE ULM ▲

• Rotor principal motorisé (sustentation) + rotor anti-couple queue (contrôle lacet)
• Décollage VERTICAL ▸ unique parmi ULM
• Très maniable, hovering parfait, accès endroits extrêmes
• Complexe mécanique, difficile maîtriser, cher
• Vitesse ~100-150 km/h max
• Limitations ULM/France : 300-450 kg, 45-60 kW (très léger hélico sport)

Hélicoptère ULM [ANF-112]

ATR 72-600, avion régional turbopropulseur [ANF-106]

AVIONS (Aérodynes rigides motorisés)

Aile fixe + fuselage + groupe motopropulseur. Existent deux variantes by powerplant:

• Moteurs pistons 4-temps (avions légers <150 kt)
• Turbopropulseur (avions régionaux 150-450 kt)
• Simple, économique, performances décollage excellentes

• Turboréacteurs simple/double flux (vitesses >400 kt)
• Haute performance, altitude max +12 km, extrêmement rapides
• Commercial ligne, militaire, affaires

• Monoplan : Une aile (>95% modernes, meilleure efficacité aérodynamique)
• Biplan : Deux ailes superposées (historique, acrobatique, légèrement mieux manœuvrabilité)
• Triplan : Trois ailes (extrêmement rare - Fokker WWI)

GIRAVIONS / ROTORCRAFT (Sustentation rotor motorisé)

Hélicoptère EC-145 Rega [ANF-114]^[10]

Distinction Aérospace

• Véhicules aérospatiaux : Lanceurs, fusées, vaisseaux habités
• Véhicules spatiaux purs : Satellites, sondes automatiques

1. LANCEURS (Launch Vehicles / Rockets)

Fusées envoyer charge utile en orbite. Étages successifs largués progressivement (réduction masse).

• Ariane 5/6 (ESA - Europe) : Gros porteur européen ~10 tonnes géostationnaire
• Falcon 9 (SpaceX - USA) : Réutilisable révolutionnaire - 1er étage retour autonome atterrissage vertical
• Soyouz (Russie) : Plus fiable historiquement - homme + cargo ISS depuis 2011
• Long March (Chine) : Gamme diverse satellites/hommes, programme ambitieux
• GSLV (Inde) : Lanceur puissant programme spatial Inde croissant

Poussée : Moteurs fusée combustion chimique (carburant liquide/solide) → gaz éjectés très haute vitesse → thrust énorme (millions newtons).

2. VAISSEAUX HABITÉS

• Capsule éprouvée (+50 années service) - 3 cosmonautes
• Accès UNIQUE hommes vers ISS (post-navette US 2011)
• Fiabilité légendaire, système simple éprouvé

• Capsule réutilisable 7 astronautes - partenaire NASA
• Retour atterrissage parachute eau (vs fusée Soyouz)
• Commercial + cargo ISS, première crewed 2020

• Capsule future Lune (Artemis programme) - 4 astronautes
• En développement, test sans equipage 2022

• ISS (International Space Station) : Orbite basse ~400 km - équipage 6-7 permanent année, 250+ expériences science
• Tianhe (Chine) : Station modulaire croissante (3+ modules 2026+)

Véhicules aérospatiaux [ANF-107]

Vaisseaux et stations [ANF-108]

3. SATELLITES

Les satellites en orbite [ANF-109]

Engins automatiques sans retour - orbite opérationnelle stable indéfiniment (jusqu'à fuel/pièces).

Classification par ALTITUDE d'orbite :

200 —
2 000 km

LEO (Low Earth Orbit) Période ~90 min · vitesse ~7.8 km/s (28 000 km/h)
Usages : Observation Terre, météo, reconnaissance militaire
Ex : ISS (351 km), Starlink SpaceX (550 km, 50 000+ sat.)

2 000 —
35 786 km

MEO (Medium Earth Orbit) Période 2-24 h
Usages : Positionnement (GPS), navigation, communications
Ex : GPS USA (20 200 km), Galileo Europe (23 222 km)

35 786 km
exactement

GEO (Geostationary Orbit) — IMMOBILE relatif sol Période = 24 h synchrone Terre · vitesse ~3.07 km/s · équateur uniquement
Usages : Télécommunications, météo mondiale, TV broadcast continu
Ex : Meteosat (météo Europe), Eutelsat (télécom mondiale)

• Starlink (SpaceX) : 50000+ satellites LEO internet global connectivité
• OneWeb (UK) : 650+ satellites internet
• Kuiper (Amazon) : 3000+ satellites internet développement

• ESA catalogue : 26000+ objets >10cm trackés radar
• Débris <5 cm : 500000+ estimés non-détectables dangereux collisions Kessler
• Vitesses : 25000 km/h = énergie cinétique colossale même petits fragments
• Solutions : Désorbitation contrôlée, capture satellites, laser ablation recherche

Les engins spatiaux

Lanceurs et satellites forment la famille spatiale. Les lanceurs propulsent charges en orbite. Les satellites effectuent missions scientifiques, communication, ou observation terrestre.

Composition générale d'un aéronef [ANF-201]

Forces et Contraintes Structurales

5 contraintes structurales [ANF-218]^[11]

Chaque élément de la cellule (fuselage, ailes, empennage, train) subit des contraintes spécifiques en vol. Le schéma ci-contre identifie ces éléments, dont la résistance structurale est dimensionnée pour supporter les forces suivantes :

• Traction : Forces étirement (ailes tension)
• Compression : Forces écrasement (colonnés verticales)
• Flexion : Courbure (ailes sous portance)
• Torsion : Twisting (fuselage commandes aileron)
• Cisaillement : Déformation latérale (turbulence)

Facteur charge g : Avion acrobatique peut supporter 12g, commercial ~2.5-3g max design

1. BOIS (Matériau historique, encore utilisé ULM/avions légers)

Types bois aviation :

• Épicéa / Spruce (Picea abies) : Densité 0.45 kg/dm³ - très léger, excellent ratio résistance/poids. Matériau Numéro 1 historique Blériot/Wright
• Sapin : Densité 0.50 kg/dm³ - secondaire, poutres stress
• Pin Oregon : Densité 0.55 kg/dm³ - utilisé monocoques
• Frêne : Densité 0.69 kg/dm³ - dur, spécialisé train atterrissage bois
• Hêtre : Densité 0.9 kg/dm³ - très resistant, rare avionique moderne

Avantages : Léger, flex naturelle absorption chocs, économique, facilité usinage

Inconvénients : Humidité affecte propriétés, attaques insectes/pouriture, fatigue longue, plus lent bois vs métaux vol vitesses

Utilisation : ULM paramoteur, petits avions légers, restauration avions historiques

2. TOILES (Tissu enveloppe fuselage/ailes)

• Lin / Coton : Historique (WWI/WWII) - tissu naturel, résistant but lourd
• Dacron (Polyester) : Moderne standard - léger ~50 g/m², teinté couleur motif
• Enduction : Polyurethane / Synthetique produit étanchéité imperméabilité

Utilisation : Fuselage aérodynamique ULM/avions légers 50-100 kg, ailes ultra-légères

3. MÉTAUX (Alliages alu/acier/titane)

• Alliage historique 1918+ (Allemagne WWI) - densité 2.8 kg/dm³
• Excellent ratio résistance/poids, usinable, joint rivets facile
• Était matériau principal commercial avions 1920-2000
• Utilisation : Fuselage moyen avions, ailes Cessna/Piper/Beechcraft

• Alliage optimisé haute résistance - densité 2.8, meilleure fatigue que duralumin
• Utilisation : Avions modernes 737/A320 structures critiques

• Très dense 7.85 kg/dm³ mais extrêmement resistant
• Utilisé : Cadre fuselage très hauts stress, train atterrissage

• Supérieur densité 4.5, résistance très haute, résiste très hautes températures (moteur)
• CHER (5-10x aluminium) - utilisé ultra-haute performance
• Utilisation : Compresseur moteur jet (>600°C), hypersonique Concorde, militaire avancé

4. COMPOSITES (Fibres dans résine matrice)

• Résistance extrême densité modérée 1.6 kg/dm³ - meilleur ratio performance
• Très rigide mais fragile impact (repair difficile)
• Utilisation : Avions modernes premium (Airbus A350 50% composite, Boeing 787 50%)

• Excentrique excellent impact resistance - plus flex carbone
• Utilisé blindage / rotor hélico / avions militaires

• Composite + nid d'abeille alu/papier coeur → ultra-léger rigide
• Structure : TFC skin carbone + core nid + TFC skin autre côté
• Avantage : Très léger (0.5-1.0 kg/m²) très rigide

Résine matrice : Époxy traditionnel, polyimide haute-très resiste chimique/thermique

Structure Interne Aile

• Longérons : 2-3 poutres avant-arrière absorber flexion portance
• Nervures (Ribs) : 20-40 sections tous mètres maintenant profil
• Revêtement : Tôle alu/composite travail membrane
• Réservoirs carburant : Intégrés ailes (Boeing/Airbus)
• Systèmes : Hydraulique circuits, électrique câbles, équipements fuel/anti-ice

Vue interne : longérons et nervures [ANF-206]

Types de structures d'aile (NASA) [ANF-214] ¹

Empennage = Stabilisateurs (Horizontal) + Gouverne (Vertical) + Gouvernes Mobiles

Configurations d'empennage [ANF-215] ⁴

Le schéma [ANF-215] montre 6 variantes géométriques d'empennage arrière (dont double et triple dérive). Le texte ci-dessous décrit 5 configurations principales, incluant le canard (empennage avant) qui n'est pas représenté sur ce schéma.

Axes de référence [ANF-209]

• Manche/joystick avant-arrière pilote
• Surface mobile empennage horizontal arrière
• Avant = assiette down piquée descente
• Arrière = assiette up cabré montée
• Trim compensateur : Petit tab réduction force

• Manche/joystick gauche-droite
• Surfaces mobiles ailes (un bashe gauche, un haut droite = aileron opposé/inverse)
• Gauche = roulis gauche aile droite up = virage gauche préparation
• Système : Hydraulique assisté grande vitesse (humain impossible 500+ kt)

• Pédales pilote gauche-droite
• Surface mobile fin vertical arrière
• Gauche = lacet gauche nez left
• Droit = lacet droit nez right
• Usage : Compensation traînée différentielle moteurs, précisions virage
• Rudder trim tab : Compensation automatique asymétrique moteur

Tabs compensateurs (Trim Tabs) : Petites surfaces mobiles gouvernes réduisent effort pilote long vol force équilibre

Rôles Principaux

• Supporte poids complet statique sol
• Absorbe impact atterrissage (énergie cinétique)
• Permet roulement décollage/atterrissage (roues, freins)
• Minimise traînée aérodynamique croisière

Configuration Roues & Amortisseurs

• Simple : Une roulette par emplacement (avions légers)
• Diabolo (Tandem) : Deux petites roues par jambe (moyen avion)
• Boggie : 4+ roues paires (gros porteurs distribution charge)
• Pneus aviation : Basse pression haute résistance atterrissages rudes

• Oleo-pneumatique standard : Chambre gaz (azote) + huile incompressibles absorption
• Stroke ~15-30 cm selon avion absorption impact
• Vitesse atterrissage ~6-8 m/s (20-30 km/h) vertical descent
• Facteur load ~3-5g acceptables confort passagers

• Hydraulique standard : Piston friction roue
• Double circuit séparé sécurité failure
• Frein antidérapage automatique (wheel anti-skid system)
• Spoilers/air brake ralentissement approche

Fixation & Escamotage

• Fixe : Train sortie permanent - réduit perte traînée 5-10% mais utile avions légers
• Escamotable : Train rentre dans fuselage - traînée très réduite croisière, plus complex heavy
• Actuation : Hydraulique/électrique moteur, système backup mechanical auto-extend urgence
• Verrous : Position déploiement locked - cockpit indication voyant vert/ambre/rouge

▬ HÉLICE (Propeller)

Organe propulsion convertissant rotation moteur en poussée linéaire (thrust).

• Moyeu (Hub) : Centre connexion pales arbre moteur
• Pales (Blades) : 2-6 éléments profil aérodynamique - produisent poussée
• Pas (Pitch) : Distance avance horizontale une rotation complète (330 m/s × pas = débit air)
• Calage (Angle) : Angle pale relatif perpendiculaire plan rotation (10-25° typique)

• Pas constant déterminé fabrication
• Optimisé performance typique croisière
• Avantage : Très simple, léger, fiable, nécessite 0 système variable
• Inconvénient : Compromis figé — un grand pas (coarse pitch) optimise la croisière mais dégrade les performances au décollage et en montée faute de mordant dans l'air ; un petit pas (fine pitch) donne de la poussée au décollage mais sature à haute vitesse (le moteur s'emballe, la pale « bêche » l'air sans avancer)
• Utilisation : Avions légers Cessna/Piper, ULM, petits moteurs

• Pas ajustable en vol électrique/hydraulique
• Régulateur mantient régime moteur constant (ex 2700 RPM) indépendamment vitesse air
• Avantage : Optimisé à chaque condition vitesse/altitude, performances supérieures
• Inconvénient : Complex système, lourd, maintenance exigeante
• Utilisation : Avions moyens/importants (Piper Saratoga, Beechcraft Baron, turboprops)

• Bipale : 2 pales - léger, simple, vibration
• Tripale : 3 pales - balance meilleure, moins vibration
• Contrapropulsive : 2 hélices même arbre rotation opposée - compense torque asymétrique

Hélice à pas variable [ANF-301]

Effets secondaires de l'hélice [ANF-313]

▸ MOTEURS À PISTONS (4-temps Carburateur/Injection)

Composants moteur [ANF-302]

• Cylindres : Typiquement 4-6 (rare 8+) - chacun bore/stroke
• Culasse (Head) : Couvre cylindre - chambres combustion, soupapes, bougies
• Carter (Crankcase) : Boîtier base - vilebrequin support
• Vilebrequin (Crankshaft) : Arbre tourn pistons → rotation continu
• Soupapes : Admission (inlet) + Échappement (exhaust) - exactement timed ouverture/fermeture
• Bougies d'allumage : 2 par cylindre (redundance sécurité) - ignition mélange

Cycle 4 temps — animation [ANF-322] ⁶

①
Piston ↓

ADMISSION (Intake) Soupape admission OUVRE · mélange essence-air entre cylindre
Piston descend → crée dépression → volume augmente

②
Piston ↑

COMPRESSION Soupapes fermées · piston monte → réduit volume · comprime le mélange
Pression et température augmentent → préparation allumage

③
Piston ↓

COMBUSTION (Power) — seul temps moteur Bougies → arc électrique → ignition du mélange
Piston forcé vers le bas · ~3-4 MPa, ~2 000-2 500 K

④
Piston ↑

ÉCHAPPEMENT (Exhaust) Soupape échappement s'ouvre · piston monte → chasse les gaz brûlés
Cycle reprend → admission

Cycle 4 temps — schéma [ANF-304]

Circuit carburant [ANF-303]

• Avgas 100LL : 100 octane Low Lead - bleu couleur standard France
• Interdiction : Essence routière (étanol incompatible, additif corrosion moteur)
• Pourquoi LL : Reduction plomb additif (tetraethyl lead) cause dépôts valve/cilindre
• Désulphuration : Faible soufre prevent corrosion

• Pompe mécanique : Obsolète historique - réservoir pompe carburateur
• Pompe électrique : Standard moderne - batterie 28VDC alimente carburant réservoir cockpit distribution
• Filtre : Avant carburateur protège injecteur pollution

• Carburateur traditionnel : Vaporise essence reçoit air aspiration moteur - simple, fiable, mais givre possible
• Injection électronique : Injecteurs pressurised cylindre directement - précision meilleure, performance supérieure, carb heat non-nécessaire

• 2 Magnétos indépendants : Sécurité critique - chacun produit HT courant bougies(chacune 2 bougies/cyl)
• Électrode : Spark gap ~0.6 mm air break électrique
• Timing : Avance ~25° before top dead center
• Cockpit control : Magnéto left/right/both sélecteur test moteur avant vol

• Manette NOIRE (Throttle) : Contrôle puissance - ouvert/ferme papillon air admission
• Manette ROSE (Mixture) : Contrôle richesse essence-air ratio - lever leaning altitude descend oxygène
• Manette BLEU (Prop Pitch) : Uniquement hélice variable - contrôle pas constant speed régulateur
• Starter : Moteur cranking électrique démarrage
• Fuel Pump : On/off alimentation électrique

• Régime limité ~2700 RPM max (vs moteur auto 6000+)
• Surcharge interdite (boost pressure max ~25 inHg)
• MTOW (Maximum Takeoff Weight) dépend capacité moteur + structure avion
• Puissance échelon : 40-80 kW (petit Cessna), 150-200 kW (Piper Chieftain)

1. TURBORÉACTEUR SIMPLE FLUX MONOCORPS (Single Spool / Single Shaft)

Architecture ancestrale 1939+ (Heinkel He 178).

• Compresseur : Stage simple rotation - comprime air entrée ~5-10:1 pression ratio
• Chambre combustion : Carburant jet (kerosène) ignition continuité
• Turbine : Même arbre compresseur - extraite énergie gaz exahust propulse compresseur
• Tuyère : Canalisé gaz acceleration finalité → poussée réaction

Historique exemple : Rolls-Royce Olympus Concorde Mach 2.23 (1969-2003)

Simple flux double-corps [ANF-306]

Turboréacteur détaillé [ANF-307]

Animation — Turboréacteur simple flux [ANF-315]

2. TURBORÉACTEUR SIMPLE FLUX DOUBLE-CORPS (Two Spool Architecture)

Standard militaire optimisé.

• Low Pressure (LP) Spool : Fan bas pression (~3:1) → détente gaz haute-vitesse
• High Pressure (HP) Spool : Compresseur haute pression (~15:1) + turbine HP
• Deux turbines physiquement indépendantes optimisé chaque spool régime optimal
• Avantage : Efficacité supérieure ratio pression, flexibilité vitesse opération

Exemple militaire : F-15 General Electric F100 double-spool supersonique

3. TURBORÉACTEUR DOUBLE FLUX (Turbofan) - STANDARD COMMERCIAL MODERNE

80% avions commercial modernes. Révolution 1960+

• Fan (Ventilateur) : Grande première étage large diamètre compresseur - divise air deux chemins
• Flux chaud (Core) : Passe compresseur/combustion/turbine traditionnel
• Flux froid (Bypass) : Contourne core canalisé tuyère finale (70-80% air!)
• Tuyère convergente : Mélange flux chaud+froid accélération finale

• CFM56 (CFM International - GE/Snecma) : Plus moteur déployé mondialement 747/A320/DC-10
• GE90 : Boeing 777 - plus massive passager turbofan, 450 kN thrust, ~115 tonne
• LEAP : Dernière générations A350/787/737-MAX, ~470 kN, taux dilution 11:1 ultra-efficace

Turboréacteur double flux [ANF-305]

Double flux détaillé [ANF-308]

Animation — Turbofan double flux [ANF-316]

Moteur turbine + hélice variable. Compromis turbomoteur jet performances.

• Turbine extrait énergie gaz exhaust rotation
• Arbre transmet couple hélice variable vitesse variable régulation
• Gaz exhaust encore poussive mais secondaire (15-20% total thrust)

• Vitesse croisière : 300-800 km/h (400-600 typique régional)
• Décollage : Excellent - hélice poussive basse vitesse très efficace
• Altitude service : ~7500 m (25000 ft) typique
• Fiabilité : Exceptionnel - longévité moteur +40,000 heures
• Très économique opération comparé débits bas carburant

• ATR 42/72 (Franco-Italian) : Avion régional excellence turboprop 48-74 passagers
• Bombardier Q400 : Canadien turboprop régional 78+ passagers haute-performances
• Saab 340 : Historique régional turboprop, production arrêté 1991

Le turbopropulseur [ANF-309]

Animation — Turbopropulseur [ANF-317]

Variante turboprop spécialisé hélicoptères.

• Couple arbre rotor principal + rotor anti-couple (tail)
• Vitesses ~6000 RPM rotor vs ~2700 RPM avion
• Boîte vitesses réductrice abaisse vitesse arbre turbine
• Exemple : Turbomeca Arriel (Airbus Helicopter utilisation universelle)

Turbomoteur détaillé [ANF-310]

Schéma turbomoteur (FR) [ANF-318]

Pas pièce tournante! Compression dynamique débit air haute vitesse.

• Inlet: Converging geometry ralentit air augmente pression compression dynamique
• Combustion chamber: Carburant injection combustion
• Nozzle: Divergent accelerate exhaust poussée réaction
• Nécessite vitesse initial >Mach 0.5+ pour fonctionner (démarrage décollage hélico/boost)

• Vitesses possibles Mach 3+ théorique (scramjet recherche Mach 15+)
• Très efficace haute altitude très haute vitesse
• Inutile basse vitesse (pas compression entrée insuffisante)
• Utilisation historique : Missiles air-air V-1 WWII, recherche hypersonique

Dans un pulsoréacteur, un volet à l'entrée d'air génère des cycles répétés de combustion (ouverture/fermeture). Utilisé sur les V1 pendant la Seconde Guerre mondiale. Plus simple qu'un statoréacteur, mais bruyant et peu efficace.

Schéma statoréacteur (FR) [ANF-319]

Animation — Pulsoréacteur (V1) [ANF-320]

Inverseur de poussée en action (Fokker 70, KLM) [ANF-321]

L'inverseur de poussée (ou reverse) est un dispositif qui redirige le flux des moteurs vers l'avant de l'avion pour le freiner après l'atterrissage.

• Moyen de freinage extrêmement efficace mais très coûteux en kérosène
• S'ajoute aux freins classiques et aux aérofreins/spoilers
• Quand la longueur de piste le permet, les pilotes peuvent se contenter des freins et aérofreins pour économiser du carburant

Chaque avion a un tableau de bord spécifique, mais on y retrouve toujours 6 instruments de conduite dont la disposition est normalisée. Cette disposition s'appelle le T basique :

L'horizon artificiel et le directionnel forment la barre verticale du T ; l'anémomètre, l'horizon et l'altimètre forment la barre horizontale.

L'anémomètre [ANF-403]

1. ANÉMOMÈTRE (Airspeed Indicator)

Mesure vitesse relative air (TAS). Critique sécurité décrochage/survitesse.

• Tube pitot avant nez avion capture air dynamique
• Pression statique référence (trou côté tube)
• Différence (pression dynamique) = vitesse air
• Mécanisme membranes flexibles diaphragme déflection aiguille

• VS (Stall Speed) : Vitesse minimum sustentation (blanc arceau début)
• VFE (Flaps Extended) : Vitesse max volets sortis étendu (blanc arceau fin)
• VNO (Max Cruising Speed) : Vitesse cruisière max vert arceau
• VNE (Never Exceed) : Vitesse JAMAIS dépasser rouge arceau marqueur unique

L'anémomètre affiche une vitesse indiquée (IAS), calculée à partir de la pression dynamique. Cette valeur diffère de la vitesse vraie (TAS), qui est la vitesse réelle de l'avion par rapport à l'air.

L'adage à retenir : « plus haut, plus chaud : plus vite » — en altitude où l'air est moins dense, la TAS est supérieure à l'IAS pour une même pression dynamique. L'anémomètre sous-estime donc la vitesse réelle en altitude.

L'altimètre [ANF-404]

2. ALTIMÈTRE (Altitude Indicator)

Mesure altitude (hauteur au-dessus référence donnée). Fonctionnement pression barométrique.

• Pression atmosphérique décroît altitude
• Capsule anéroïde (flexible membrane) référence pression suit altitude
• Mécanisme chaîne dentée aiguille graduation altitude

• QNH (Quasi-Normal Height) : Pression ajustée niveau mer local aérodrome - utilisation VFR/approche
• QFE (Champ aérienne Field Elevation) : Pression référence au sol aérodrome uniquement - utilisation atterrissage exact hauteur sol
• QNE (Niveau d'Envol Flight Level) : Standard 1013.25 hPa au-dessus transition altitude ~3000m - usage IFR altitude pression

Ajustement VOR : Cadran altimètre rotatif fenêtre - pilot set QNH avant vol, réajuste au sol confirmation

Le variomètre [ANF-405]

3. VARIOMÈTRE (Rate of Climb Indicator)

Mesure vitesse verticale montée/descente. Essentiel vol montagne/thermique.

• Ft/min : Pieds par minute (usage anglophone)
• m/s : Mètres par seconde (usage international)
• Conversion : 1 m/s ~= 200 ft/min

• Montée (+) : Taux ascensional (thermique, anti-givrage)
• Zéro : Vol niveau parfait
• Descente (-) : Taux descente (approche, glide, urgence)

Les instruments gyroscopiques exploitent la rigidité dans l'espace d'un gyroscope en rotation rapide (~6 000 RPM). Deux propriétés fondamentales : rigidité (axe maintenu fixe dans l'espace) et précession (réaction à 90° d'une force appliquée).

Instruments gyroscopiques [ANF-406]

Principe du gyroscope [ANF-407]

L'horizon artificiel [ANF-408]

4. HORIZON ARTIFICIEL (Attitude Indicator)

Affiche assiette (pitch) + inclinaison (roll) avion relatif horizon théorique.

• Gyroscope spin haute vitesse ~6000 RPM maintain référence verticale inertie
• Avion bouge assiette/roulis - gyroscope stationnaire montre variation
• Affichage horizon bleu (ciel) vs brun (sol), petit avion symbole center

• Barre d'horizon : Position indique assiette pitch (nez up/down)
• Inclinaisons latérales : Angles bank roulis escalade virages
• Avion fixe symbole - horizon bouge relatif avion assiette

5. INDICATEUR VIRAGE (Turn Indicator / Turn Rate)

Affiche taux virage (Yaw Rate). Essentiel IFR sans repères visuels.

• Taux 1 : Virage 360° complet = 2 minutes (3°/sec)
• Taux 2 : Virage 360° complet = 1 minute (6°/sec)
• Repères cadran : Déflection aiguille proportionnel taux virage sélectionné

• Petit avion symbole center cadran noir
• Aiguille déflechit left/right virage sens opération
• Drapeau OFF dépression gyroscope insuffisante - piping problème

La bille (inclinomètre) [ANF-409]

6. BILLE (Ball / Inclinomètre)

Affiche "slip" asymétrie virage ("Le pied chasse la bille").

• Tube courbe glass contient mercure (ou liquide) bille
• Accélération latérale pousse bille côté direction
• Bille CENTER = vol symétrique PARFAIT

• Bille droite skid : Aileron insuffisant virage - gouverne direction correction needed
• Bille gauche slip : Aileron excessif virage - reduction needed
• Correction pédales : "Pied chasse bille" - du pied côté bille l'y porter center

7. DIRECTIONAL GYRO (Heading Indicator)

Conservateur de cap [ANF-413]

Conservateur de cap. Gyroscope spin haut maintient cap relatif.

• Affiche cap magnétique (0-360°)
• Rotation cadran sélection cap désiré
• Aiguille reste stable relatif cap gyroscope
• Dérive lente (~1°/15min) requiert recalage compas magnétique

• Tirer bouton synchronisation étalonnage alignement compas magnétique
• Effectuer tous 15 min minimum flight IFR contrôle

Instruments Électroniques Modernes

Glass cockpit EFIS [ANF-414]

Schéma PFD annoté [ANF-419]^[13]

• Remplacement cockpit analogique papier par écrans électroniques
• Intégration tous capteurs (air data, gyroscope, moteurs, nav)
• Réduction charge pilote affichages centralisés intelligents

• Écran principal horizon artificiel, altitude, vitesse, assiette intégrés
• Affichage multicolore symboles graphiques intuitif

• Écran navigation - plan position indicator radar, routes VOR/NDB, waypoints GPS
• Tête-up/tête-down sélectable orientation

• Ordinateur navigation intégration GPS/INS/VOR
• Plan vol programmation automatique routing, distance/temps calcul
• Départ/arrivée approche guide automatique IFR

• Projection tête-haute pare-brise affichages critique vitesse/assiette/guidance
• Pilote fixe oeil horizon maintient conscience
• Standard militaire, avions affaires premium

• Contrôle automatique gouvernes maintient assiette/cap/altitude
• Mode simple : Assiette/cap maintien (GA small avion)
• Mode avancé : Approche/atterrissage automatique guidage ILS catégorie décision
• Commercial standard : Réduction charge pilote long vol cruise