Ces surfaces mobiles sur le bord de la piste de l'aile permettent aux pilotes de remodeler la zone de cambrage et de surface de l'aile, ce qui influe directement sur la façon dont l'avion interagit avec l'air. Bien que leur but fondamental soit d'augmenter la vitesse de levage, le rôle des volets devient particulièrement nuancé lorsqu'ils sont utilisés dans des conditions météorologiques difficiles comme des vents croisés forts, une faible visibilité, des turbulences, des givrages et des températures extrêmes.

L'aérodynamique des flammes : soulever et faire glisser

Pour apprécier pleinement comment les volets optimisent les performances, il faut d'abord saisir l'équation de base de l'ascenseur : l'ascenseur est égal au coefficient de lifting (CL) fois la densité de l'air fois la vitesse au carré fois la surface de l'aile. Pendant le vol à basse vitesse – comme le décollage et l'atterrissage – un coefficient élevé de lifting est nécessaire pour maintenir une vitesse de levage suffisante à une vitesse réduite.

Cependant, les volets augmentent également la traînée. La traînée supplémentaire de l'extension des volets aide à ralentir l'aéronef pendant l'approche et l'atterrissage, réduisant ainsi le besoin de freinage excessif. Dans de nombreux aéronefs, le déploiement des volets modifie l'angle d'incidence effectif de l'aile, ce qui peut modifier le comportement de l'avion en hauteur. Les pilotes doivent équilibrer l'augmentation de l'ascenseur (ce qui aide à réduire la vitesse de décrochage) par rapport à l'augmentation de la traînée (ce qui affecte le taux de descente et les exigences en matière de puissance du moteur).

Les avions modernes intègrent souvent plusieurs types de volets et des configurations de fentes pour affiner le rapport de levage au drag. Par exemple, les volets à fentes permettent à l'air à haute pression en dessous de l'aile de s'écouler à travers une ouverture sur la surface supérieure du volet, énergisant la couche limite et retardant la séparation du débit.Cela améliore l'efficacité du volet à des angles de déviation plus élevés, offrant plus de levage avec moins de charge qu'un rabat simple. Selon le manuel de connaissances aéronautiques de la FAA Pilot=, le but de tout système de volets est de produire un coefficient de levage maximal plus élevé tout en maintenant des qualités de manutention acceptables.

Types de flammes et leurs mécanismes

Flacons plats

Les volets simples sont la conception la plus simple, une partie à charnières du bord de l'aile qui tourne vers le bas. Lorsqu'ils sont prolongés, ils augmentent le cambriolage de l'aile, ce qui stimule CL. Cependant, les volets simples ont tendance à produire une augmentation significative de la traînée pour la quantité de levage gagnée, ce qui les rend moins efficaces que les modèles plus avancés.

Couper les éclats

Les volets fendus sont constitués d'une plaque qui dévie vers le bas de la surface inférieure de l'aile, tandis que la surface supérieure demeure inchangée, ce qui entraîne une forte augmentation de la traînée avec une augmentation relativement modeste de la charge.

Flacons à fentes

Lorsqu'un volet est prolongé, un espace (slot) s'ouvre entre la structure principale de l'aile et le volet. L'air haute pression de la surface inférieure traverse cette fente et est dirigé sur le dessus du volet, accélérant le débit d'air et empêchant la séparation prématurée des couches limites. Cela permet aux volets à fentes d'obtenir un CL plus élevé avant de décroître que les volets simples.

Flacons de poulet

Les volets Fowler combinent la déflexion vers le bas avec la traduction vers l'arrière, augmentant à la fois la zone de cambrage et d'aile. Le résultat est une augmentation substantielle de l'ascenseur avec une pénalité de traînée relativement petite. Les volets Fowler sont communs aux grands avions commerciaux et fournissent l'ascenseur élevé nécessaire pour les opérations sur terrain court et les atterrissages à basse vitesse.

Flaps de junkers et autres variations

Les types les moins courants sont les volets Junkers (ou -J), qui agissent comme une sorte de volets combinés et d'aileron, et les volets de croisière à la pointe de la piste qui peuvent être déviés symétriquement en vol pour les garnitures. Chaque conception représente un compromis entre le gain de levage, l'augmentation de traînée, le poids, la complexité et les coûts d'entretien.

Paramètres et phases de vol

Décollage

Au décollage, les volets sont généralement réglés à une déviation partielle (p. ex., 5 à 15 degrés) pour augmenter la vitesse de levage à la rotation sans entraîner de traînée excessive. L'objectif est de réduire le roulis au sol et d'obtenir une sortie sûre. Si on utilise trop de volets, la pénalité de traînée peut dégrader les performances de montée initiale, surtout dans des conditions de chaleur et de forte intensité. Inversement, trop peu de volets force une vitesse de décollage plus élevée, allongeant le roulis au sol et limitant potentiellement la distance entre les obstacles.

Monter

En montagne ou lors des procédures d'amortissement sonore, les pilotes peuvent retarder la rétraction des volets pour maintenir une pente de montée plus raide à une vitesse plus faible. Cependant, l'extension prolongée des volets augmente la combustion du carburant en raison d'une traînée plus élevée, de sorte que les systèmes modernes de gestion de vol prévoient habituellement une rétraction des volets avec le segment d'accélération. Dans les conditions de givrage, certains fabricants recommandent de retarder la rétraction des volets pour réduire le risque de contamination de la glace sur le bord d'attaque, mais cela doit être équilibré par rapport à la pénalité accrue de la traînée.

Approche et atterrissage

Lorsque l'avion approche de la destination, les volets sont progressivement étendus au réglage de l'atterrissage (habituellement de 25 à 40 degrés, selon l'avion).Les volets complets produisent la vitesse de décrochage la plus basse, ce qui permet une vitesse d'approche plus lente et une distance d'atterrissage plus courte.Dans les vents rafales ou les vents croisés violents, certains pilotes utilisent une approche -applaudir -- ou ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Stratégies de lutte contre les flammes spécifiques aux conditions météorologiques

Pluie et faible visibilité

Les pilotes utilisent souvent un réglage plus élevé des volets que la norme pour compenser, assurant ainsi un levage adéquat à la vitesse d'approche. De plus, la pluie peut masquer les marques de piste; une vitesse d'approche plus lente avec des volets complets réduit le risque d'atterrissages longs ou d'hydroplanage. De nombreux aéronefs exploités dans des conditions météorologiques aux instruments (IMC) comptent sur des systèmes autolands qui exigent des réglages spécifiques des volets dans la catégorie d'approche.

Cisaillement et turbulence du vent

Le cisaillement du vent, qui subit un changement de vitesse ou de direction du vent, pose un risque grave pendant l'approche et l'atterrissage. Si un éclatement est rencontré, l'avion peut perdre rapidement sa charge. Un réglage modéré des volets (moins que le plein) offre une réserve aérodynamique plus importante et permet au pilote d'augmenter rapidement sa puissance sans surcharger la cellule. Dans des conditions turbulentes, un réglage réduit des volets (ou des volets zéro) est souvent recommandé pour minimiser le buffetage et maintenir une marge de sécurité plus grande au-dessus du décrochage.

Débarquements par vent de travers

Les vents croisés exigent une gestion prudente du crabe et des glissements latéraux. L'extension complète des volets augmente la dièdre efficace de l'aile et peut faire monter l'aile vers le haut, ce qui rend l'alignement de piste plus difficile. De nombreux pilotes utilisent un réglage partiel des volets (p. ex. 20 degrés) dans les vents croisés forts, échangeant une marge de décrochage pour une meilleure commande latérale. Certains avions modernes fournissent des données de performance pour différents réglages des volets, aidant les équipages à choisir la configuration optimale. L'utilisation des volets affecte également l'autorité du gouvernail; avec moins de volets, il peut être nécessaire d'augmenter le gouvernail pour aligner l'aéronef sur l'axe de la piste.

Conditions de givrage

Dans les conditions de givrage, les pilotes doivent suivre des procédures particulières : utiliser des systèmes anti-givrage et antigivrage avant d'entrer dans la glace, éviter l'extension des volets jusqu'à ce que l'avion soit dégagé de la glace, et surveiller l'asymétrie ou les vibrations des volets. Certains manuels de performance de l'aéronef recommandent l'utilisation d'un réglage des volets d'un cran inférieur à la normale pour réduire l'angle d'attaque de la section des ailes battantes, ce qui peut aider à minimiser l'accumulation de glace sur le volet lui-même. Si la glace est détectée sur les volets après le décollage, un retour immédiat à l'aéroport et un atterrissage à un réglage réduit des volets peut être nécessaire pour empêcher la perte de contrôle.

Opérations à haute altitude et temps chaud

Dans des conditions d'altitude à haute densité (jours chauds ou aéroports à altitude élevée), l'air est plus mince, les moteurs produisent moins de puissance et les ailes génèrent moins de levage. Les volets deviennent encore plus critiques au décollage pour réduire le roulis au sol, mais trop de volets peuvent dégrader les performances de montée à des niveaux dangereux. Les pilotes doivent consulter les cartes de performance au décollage qui tiennent compte de la température, de l'altitude de pression et du vent.

Formation et sélection des pilotes

La gestion adéquate des volets est un élément clé de la formation des pilotes. Du permis de pilote privé aux niveaux des pilotes de transport aérien, les étudiants sont enseignés à vérifier la vitesse, la configuration et les conditions météorologiques avant de déployer les volets. La formation des simulateurs comprend le cisaillement du vent, le givrage, le vent croisé et les scénarios de sortie des moteurs qui nécessitent différentes stratégies de volets. Les procédures d'exploitation normalisées (SOP) précisent souvent des vitesses exactes d'extension des volets et des angles de déviation maximum pour chaque phase de vol. Par exemple, sur le Boeing 737, la vitesse maximale d'extension des volets varie de 230 noeuds pour les volets 1 à 185 noeuds pour les volets 30. Les pilotes doivent mémoriser ces limites et comprendre les conséquences de leur dépassement – des dommages structurels ou une défaillance des volets peuvent en résulter.

Au-delà des compétences en vol à glissière, les pilotes doivent interpréter les données de performance qui intègrent les influences météorologiques.De nombreux aéronefs ont une application de sac de vol électronique (EFB) qui calcule les performances de décollage et d'atterrissage en fonction du réglage des volets, du vent, de la température et des conditions de piste.Ces données aident les pilotes à prendre des décisions en temps réel : par exemple, choisir un réglage plus élevé des volets pour satisfaire à une exigence de terrain court ou un réglage plus bas pour éviter une piste mouillée où l'action de freinage est faible. Le NTSB a émis des alertes de sécurité soulignant l'importance d'une configuration adéquate des volets, surtout par temps variable, parce que les volets mal réglés ont contribué à de nombreux accidents d'approche et d'atterrissage.

Progrès modernes : Systèmes de laminage automatisés

Les appareils modernes comme l'Airbus A320 et le Boeing 787 utilisent des systèmes à volets commandés par ordinateur qui planifient automatiquement la rétraction et l'extension en fonction de la phase de vol, de la vitesse et des entrées du pilote. Les ordinateurs de contrôle de vol surveillent en permanence les capteurs de position des volets et comparent la position commandée à la position réelle.

Certains avions avancés intègrent également des systèmes de cambrage variables qui peuvent régler le bord de fuite en douceur sur une gamme de positions, plutôt que de passer par des réglages discrets. Cela permet une optimisation plus fine du rapport de levage à drag en croisière et en approche, surtout lorsqu'il est combiné avec des algorithmes de réduction des rafales qui réduisent les charges structurales en turbulence.

Malgré l'automatisation, les pilotes restent responsables de choisir le réglage approprié des volets lorsque la commande manuelle est nécessaire, par exemple pendant les opérations non normales ou lorsqu'ils volent sans autocompresseur. Les programmes d'entraînement comprennent maintenant des pannes simulées des volets pour s'assurer que les équipages peuvent voler des approches avec des méthodes d'extension de volets de rechange (p. ex., extension de gravité ou autres entraînements électriques) et gérer les variations de performance liées aux conditions météorologiques.

Conclusion

Les volets sont bien plus que de simples panneaux de bord de piste, ils sont des éléments actifs qui permettent aux pilotes de façonner l'aile pour les exigences spécifiques de la météo et de la phase de vol. De l'augmentation de la remontée sous la pluie à la gestion de la traînée dans un vent croisé, l'utilisation judicieuse des volets améliore directement la sécurité et l'efficacité. La compréhension des principes aérodynamiques, des caractéristiques opérationnelles de chaque type de volets et l'interaction avec les phénomènes météorologiques tels que le cisaillement du vent, le givrage et l'altitude à haute densité sont essentielles pour chaque pilote.