Revision sheet: Introduction à l'aéronautique et ses systèmes

📋 Plan du Cours

1. Comment vole un avion
2. Constitution d’un avion
3. Commandes de vol et axes
4. Matériaux aéronautiques
5. Structure de l’avion
6. Repérage dans l’avion
7. Systèmes vitaux de l’avion
8. Documents de référence

📖 1. Comment vole un avion

🔑 Notions clés & Définitions

• Quatre forces en vol : En aérodynamique, quatre forces s’opposent deux à deux pour permettre le vol équilibré d’un avion.
• Portance : La portance est une force créée par la déviation des flux d’air autour de l’aile.
• Extrados et pression : L’extrados est la face de l’aile où l’écoulement est plus rapide, ce qui diminue la pression locale.
• Intrados et pression : L’intrados est la face de l’aile où l’écoulement est plus lent, ce qui augmente la pression locale.

📝 Points essentiels

• Le poids est proportionnel à la masse et dirigé vers le bas sous l’action de la gravitation universelle.
• La propulsion s’oppose à la trainée et la portance s’oppose au poids dans l’opposition deux à deux.
• La portance résulte de la déviation des flux d’air autour de l’aile grâce à un profil incurvé.
• Sur l’extrados, une vitesse d’air plus rapide entraîne une diminution de la pression.
• Sur l’intrados, une vitesse d’air plus lente entraîne une augmentation de la pression.

💡 Astuce mémo

Portance = différence de pression : vite sur extrados, lent sur intrados.

📖 2. Constitution d’un avion

🔑 Notions clés & Définitions

• Fuselage : Le fuselage est l’enveloppe d’un avion qui reçoit généralement la charge transportée et l’équipage.
• Types de fuselage : Les types de fuselage correspondent à des catégories liées aux régimes de vol, du subsonique à l’hypersonique.
• Voilure : La voilure (aile) transforme la vitesse de l’avion en force de portance permettant le vol.
• Flèche de l’aile : La flèche est l’angle entre une ligne de référence et une perpendiculaire au plan de symétrie de l’avion.
• Dièdre : Le dièdre est l’angle entre le plan de référence de chaque aile et un plan perpendiculaire au plan de symétrie de l’avion.

📝 Points essentiels

• La forme du fuselage est étudiée pour réduire la traînée aérodynamique.
• Le fuselage dit subsonique, supersonique, hydravion et hypersonique sont listés comme types.
• La flèche est définie via une ligne de référence, par exemple à 25% de la corde.
• Le dièdre positif et dièdre négatif sont associés à des exemples d’appareils.
• La voilure assure la conversion de la vitesse en portance grâce à la sustentation en vol.

💡 Astuce mémo

Flèche = angle dans le plan, dièdre = angle entre plans d’ailes.

📖 3. Commandes de vol et axes

🔑 Notions clés & Définitions

• Commandes de vol : Les commandes de vol sont des pièces articulées qui transmettent au pilote des mouvements aux organes mobiles de l’avion.
• Guignols et renvoi : Les guignols (ou renvoi) sont des composants principaux des commandes de vol servant de liaison mécanique.
• Bielles : Les bielles sont des composants principaux des commandes de vol qui transmettent le mouvement entre éléments articulés.
• Assiette : L’assiette est l’angle entre l’axe horizontal et l’axe longitudinal de l’avion.
• Incidence : L’incidence est l’angle entre la trajectoire de l’avion et l’axe longitudinal de l’avion.

📝 Points essentiels

• Les commandes de vol transmettent des débattements du pilote vers des éléments mobiles comme volets, ailerons, gouvernail ou aérofreins.
• La pente est l’angle entre l’axe horizontal et la trajectoire de l’avion.
• L’assiette est l’angle entre l’axe horizontal et l’axe longitudinal de l’avion.
• L’incidence est l’angle entre la trajectoire et l’axe longitudinal de l’avion.
• Les trois axes de référence passent par le centre de gravité et sont perpendiculaires entre eux.

💡 Astuce mémo

Pente = axe horizontal vers trajectoire ; Assiette = axe horizontal vers longitudinal ; Incidence = trajectoire vers longitudinal.

📖 4. Matériaux aéronautiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Aluminium : L’aluminium est un matériau léger utilisé en aéronautique, notamment en raison de sa faible masse volumique et de sa résistance à la corrosion.
• Alliages de correction : Les alliages servent à compenser les faibles propriétés mécaniques de l’aluminium utilisé en pur.
• Titane : Le titane est un matériau dont les performances mécaniques et sa résistance à la température en font un candidat majeur en aéronautique.
• Matériau composite : Un matériau composite est constitué de plusieurs matériaux différents dont les propriétés globales dépassent celles de chaque composant seul.

📝 Points essentiels

• L’aluminium a une masse volumique très faible et résiste bien à la corrosion, tout en étant facilement malléable.
• Le principal défaut de l’aluminium est des propriétés mécaniques faibles, d’où son utilisation quasiment toujours sous forme d’alliage.
• Le titane est environ 1,5 fois plus lourd et 2 fois plus résistant à la traction que l’aluminium.
• Le titane est environ 10 fois plus cher que l’aluminium.
• Le titane conserve une bonne résistance à la température au-delà de 500°C.

💡 Astuce mémo

Titane : plus lourd mais plus solide et tient la chaleur ; Aluminium : léger et corrode peu, mais mécanique faible.

📖 5. Structure de l’avion

🔑 Notions clés & Définitions

• Contraintes : Les contraintes sont des effets internes produits dans la structure lorsque des charges physiques s’y exercent.
• Fuselage en coque : Une structure en coque correspond à un fuselage avec un revêtement travaillé capable d’encaisser des efforts.
• Stringers et lisses : Les lisses (stringers) sont des éléments répartis autour du profil du fuselage pour raidir le revêtement.
• Traverses et plancher : Le plancher est supporté par des traverses et des rails de fixation pour maintenir les sièges et passagers.
• Caisson de l’aile : Le caisson de l’aile est la partie qui assure à elle seule la tenue en charge de l’aile.

📝 Points essentiels

• Une structure sert à supporter les charges physiques subies pendant la vie de l’avion.
• Les charges appliquées à la structure génèrent des contraintes dans l’ensemble de la structure.
• Le fuselage supporte notamment la pressurisation, les charges de voilure et celles liées aux atterrisseurs.
• Le plancher doit supporter le poids des passagers et être capable de les maintenir en place en cas de crash.
• Le caisson de l’aile assure la tenue en charge de l’aile et les longerons participent à la tenue et à la torsion.

💡 Astuce mémo

Caisson = tenue en charge ; lisses = raidissent le revêtement ; plancher = support + tenue au crash.

📖 6. Repérage dans l’avion

🔑 Notions clés & Définitions

• Stringers (lisses) : Les lisses (stringers) sont des raidisseurs longitudinaux qui participent à la solidité et au repérage.
• Frames (cadres) : Les cadres (frames) sont des raidisseurs circonférentiels qui contribuent à la solidité et au repérage.
• Zoning : Le zoning est la découpe de l’avion en zones pour faciliter la localisation à bord.
• Zones principales : Les zones principales correspondent au premier chiffre et indiquent la grande zone de localisation dans l’avion.
• Zones spécifiques : Les zones spécifiques sont codées par un troisième chiffre qui précise un sous-positionnement gauche/droite et la symétrie.

📝 Points essentiels

• Le repérage utilise des éléments de charpente renforçant le fuselage, notamment lisses et cadres.
• Les vues en coupe sont réalisées en regardant vers le nez de l’avion, avec des axes nommés X et Y et des positions Z+ et Z-.
• Sur les plans, la lisse est notée Px à gauche et Px' à droite, avec x comme numéro de lisse.
• Les zones principales utilisent un premier digit et la zone 400 correspond aux zones d’implantation moteurs et pylons.
• Dans le zoning, si le troisième digit est pair, on est à gauche dans l’avion en regardant vers l’avant.

💡 Astuce mémo

3e digit pair = gauche (vue vers l’avant).

📖 7. Systèmes vitaux de l’avion

🔑 Notions clés & Définitions

• ATA 21 conditionnement d’air : Le chapitre ATA 21 regroupe les fonctions de climatisation, ventilation et pressurisation pour le fonctionnement vital du confort et de la vie en cabine.
• Climatisation : La climatisation régule la température intérieure de la cabine pour le confort des personnes à bord.
• Ventilation : La ventilation assure le renouvellement et la distribution de l’air ambiant dans l’avion.
• Pressurisation : La pressurisation maintient une pression cabine malgré une altitude où la pression extérieure est plus faible.
• ATA 28 circuit carburant : Le chapitre ATA 28 regroupe les fonctions de remplissage, vidange, alimentation des moteurs et indications de fonctionnement/pannes.

📝 Points essentiels

• Le conditionnement d’air à trois fonctions regroupe confort, vie via renouvellement d’air, et vie via pressurisation en haute altitude.
• La température cabine doit être comprise entre 18°C et 25°C pour un confort optimum.
• L’air de climatisation est réchauffé ou refroidi selon la température extérieure et le nombre de passagers, avec un air issu de génération pneumatique entre 180°C et 300°C.
• La pressurisation maintient une pression normale en contrôlant le débit de sortie Qs tandis que l’entrée QE est maintenue constante.
• Le circuit hydraulique assiste le pilote pour commander plusieurs systèmes, tandis que le circuit carburant assure remplissage/vidange, alimentation et indications de pannes.

💡 Astuce mémo

ATA21 = 3 vies : Température (confort), Air frais (respiration), Pression (altitude).

📖 8. Documents de référence

🔑 Notions clés & Définitions

• ATA : ATA est un document de référence cité pour regrouper les systèmes aéronautiques en chapitres thématiques.
• Liste de documents : La liste de documents de référence est présentée comme des entrées à consulter pour des informations techniques.

📝 Points essentiels

• Les chapitres ATA servent à regrouper les systèmes aéronautiques dans des rubriques.
• La fiche rappelle que les documents ci-dessous sont donnés à titre indicatif.
• Avant tout travail, il faut rechercher les documents de référence dans le système documentaire Airbus.

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre poids et portance : le poids est dû à la gravitation vers le bas alors que la portance vient de la déviation des flux d’air autour de l’aile.
2. Mélanger extrados et intrados : sur l’extrados la vitesse est plus rapide donc la pression diminue, et sur l’intrados la vitesse est plus lente donc la pression augmente.
3. Inverser assiette et incidence : l’assiette relie l’axe horizontal à l’axe longitudinal, tandis que l’incidence relie la trajectoire à l’axe longitudinal.
4. Se tromper sur les axes : les trois axes de référence passent par le centre de gravité et sont perpendiculaires entre eux.
5. Oublier que le troisième digit du zoning indique gauche/droite : pair correspond à gauche en regardant vers l’avant.
6. Croire que l’aluminium seul suffit : ses propriétés mécaniques faibles imposent presque toujours l’usage d’alliages en aéronautique.
7. Confondre conditionnement d’air et une seule fonction : ATA21 regroupe climatisation, ventilation et pressurisation.

✅ Checklist Examen

1. Énoncer les quatre forces en vol et préciser les deux oppositions deux à deux.
2. Définir la portance et expliquer, par l’extrados et l’intrados, l’effet sur la pression.
3. Définir le fuselage et indiquer le rôle de sa forme sur la traînée aérodynamique.
4. Définir la voilure comme conversion de vitesse en force de portance pour le vol.
5. Donner les définitions de flèche et dièdre et préciser leur construction angulaire (ligne de référence et plans).
6. Définir les commandes de vol et citer leurs composants principaux guignols/renvoi et bielles.
7. Donner les définitions de pente, assiette et incidence sans les confondre.
8. Relier chaque mouvement (lacet, roulis, tangage) à l’axe et à la gouverne concernée.
9. Décrire les caractéristiques de l’aluminium et son défaut majeur, puis la raison de l’usage d’alliages.
10. Donner les ordres de grandeur sur le titane : masse relative, résistance à la traction, coût, et résistance à la température.
11. Définir un matériau composite et donner le principe d’amélioration des propriétés par rapport aux constituants seuls.
12. Expliquer le rôle général d’une structure face aux charges et contraintes et citer des charges supportées par le fuselage.
13. Citer des éléments de structure associés au repérage : lisses (stringers) et cadres (frames).
14. Expliquer le principe du zoning et interpréter le code à trois digits, dont la règle pair/impair pour gauche/droite.