AÉRONEFS

1. CONNAISSANCES générales sur les AÉRONEFS

2. MODULE 1 • Dans ce module, vous apprendrez : - à classer les engins volants suivant leur ordre d’ apparition historique; - à classifier les aéronefs en fonction de leurs caractéristiques; - à connaître la terminologie de base qui caractérise les avions et leur environnement. Ce module a été conçu et réalisé par Bernard GUYON, Cdb 777 à Air France et instructeur à l’Aéro-club du Béarn, et Stéphane MAYJONADE, instructeur BIA et CAEA.

3. QU’ EST CE QU’ UN AÉRONEF ? L’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) a retenu pour définition du mot aéronef : « Appareil ou machine capable de s’élever dans l'atmosphère, de s’y maintenir, de s’y déplacer et/ou d’effectuer une descente contrôlée jusqu’au sol, et ce quel que soit son mode de sustentation et son mode de propulsion. » À partir de la définition ci-dessus, nommez les aéronefs qui vont vous être présentés maintenant par ordre d’apparition historique et réfléchissez à la façon dont vous pourriez les classifier.

4. 1000 avant J.C

5. LE CERF - VOLANT • est apparu simultanément en Asie et dans la Rome antique; • est sous sa forme romaine l’ancêtre d’un objet que l’on trouve encore aujourd’hui sur tous les aérodromes et aéroports du monde; • À votre avis, quel est cet objet?

6. LA MANCHE À AIR : c’estelle qui renseigne sur la direction et la force du vent.

8. Le nombre de « ballons » figurant sur la photo précédente se monte à: - 10, réponse A; - 14, réponse B; - 19, réponse C; - 22, réponse D. Non, c’était pour rire (lol), mais comment se nomment néanmoins ces ballons?

9. LA MONTGOLFIÈRE • Inventée en 1783 par les frères Montgolfier; • A d’abord été retenue au sol sous forme de ballon captif par un câble appelé élingue, avant de devenir ballon libre; • A emmené des animaux de basse-cour avant d’emmener des êtres humains; • Son premier vol « humain » a été effectué par Pilâtre de Rozier et le Marquis d’Arlandes.

11. LE PARACHUTE • Inventé en 1797 par le français André Garnerin, il existe actuellement sous deux formes: - le parachute sphérique utilisé par les militaires ou de manière balistique; - le parachute rectangulaire utilisé par les civils, et qu’on appelle aussi « aile » ou « voile ».

12. Parachute balistique

14. LE DIRIGEABLE • Piloté pour la première fois en 1852 par Henry Giffard; • Est l’ancêtre des Zeppelins, dont l’accident tragique du « Hindenburg » en 1936 sonna le glas de ce mode de transport aérien. • Revient à la mode à l’heure actuelle, avec une vocation cette fois-ci publicitaire et/ou d’observation.

15. 1890: L’Éole de Clément Ader, qui inventa également le mot « avion ».

16. 1894 à 1897: Otto Lilienthal effectue plus de 1000 vols en planeur.

17. 1901: le planeur des frères WRIGHT

18. Un planeur à l’heure actuelle.

19. 1903: l’avion des frères WRIGHT: le « Flyer » Pour voir la vidéo, cliquer sur le Flyer

20. 1907: naissance de l’hélicoptère. 2006: Le Tigre en démonstration à Pau.

22. L’AUTOGIRE • Est apparenté à l’hélicoptère de par le fait qu’il utilise un rotor; • Est apparenté à l’avion de par le fait qu’il utilise une hélice, tout simplement parce qu’il est dans l’impossibilité de décoller verticalement ou d’effectuer du vol stationnaire.

24. LE DELTAPLANE • Inventé dans les années 50 à partir des cerfs-volants triangulaires de Francis ROGALLO; • Conçu pour emmener une à deux personnes; • A donné naissance aux premiers ULM pendulaires (Ultra Légers Motorisés).

25. Un ULM pendulaire.

26. Un ULM multiaxes: Le Skyranger

28. LE PARAPENTE • Inventé en 1978; • A donné naissance quelques années plus tard au paramoteur, connu du grand public par l’utilisation qu’en a fait Nicolas HULOT dans ses émissions « Ushuaïa »; • Le paramoteur est classé dans la catégorie des ULM.

29. Un paramoteur

30. 1981: lancement de la navette spatiale Columbia. Nous sommes dans l’ère des véhicules aérospatiaux

31. 2004: Spaceship One est le premier engin suborbital conçu et réalisé par une société privée.

32. 2005: Arrivée du « Lionceau » à l’aéro-club où vous effectuerez vos vols d’initiation. Il est classé dans la catégorie des VLA (Very Light Aircraft).

33. L’aéromodélisme s’est quant à lui pratiqué de tous temps. Vous pourrez le prendre en option pour l’examen du BIA.

34. À PARTIR DE QUELS CRITÈRES PENSEZ-VOUS POUVOIR CLASSIFIER LES AÉRONEFS VUS PRÉCÉDEMMENT? La classification officieuse peut se faire à partir des instances fédérales qui gèrent la pratique des différents sports aériens; on trouvera ainsi: - la FFPLUM qui gère les pratiquants d’ULM; - la FFVL (Vol Libre) qui s’occupe des parachutistes; - la FFVV (Vol à Voile) qui s’intéresse aux adeptes du planeur;

35. - la FFAérostation qui s’occupe des ballons; - la FFGiraviation qui regroupe les pratiquants d’autogyre et d’hélicoptère; - la FFAM qui gère les adeptes d’aéromodélisme; - la FFA ou Fédération française aéronautique (ex FNA) qui concerne les pilotes d’avions. Au niveau international, la fédération qui regroupe tous les sports aériens s’appelle la FAI ou Fédération Aéronautique Internationale.

36. CLASSIFICATION DES AÉRONEFS La classification officielle se fait tout simplementà partir du mode de sustentation et/ou du mode de propulsion. • Il existe deux modes de sustentation différents ainsi que deux modes de propulsion possibles. • À votre avis, quels sont ces modes ?

37. Les deux modes de sustentation possibles sont: • L’utilisation d’un gaz plus léger que l’air ambiant. Les appareils utilisant ce procédé sont donc appelés « plus légers que l’air » ou aérostats et leurs pilotes sont appelés aérostiers ou aéronautes. • L’utilisation d’une voilure pour créer une portance (force aérodynamique s’opposant à la gravité). Les appareils utilisant ce procédé sont appelés « plus lourds que l’air » ou aérodynes.

38. Dans le cas des « plus lourds que l’air », cette voilure peut être: • Souple(parachute, parapente, paramoteur); • Rigide (deltaplane, ulm pendulaire); • Fixe (planeur, avion, ulm multiaxes); • Tournante (hélicoptère, autogire).

39. Les deux modes de propulsion possibles sont : • L’utilisation de l’énergie éolienne, c’est-à-dire du vent (ex: le planeur); • L’utilisation de l’énergie thermique fournie par un moteur (ex: l’avion). • NB: Seul le mode de sustentation différencie les aérostats des aérodynes.

40. LES PLUS LÉGERS QUE L'AIR (aérostats) Le ballon : Une enveloppe en tissu contenant du gaz est reliée à la nacelle par des suspentes. • On distingue : • les ballons à gaz : l'enveloppe contient un gaz plus léger que l'air (par ex: l’hydrogène 14 fois plus léger que l'air ou l’hélium); • - les ballons à air chaud (Montgolfières) : l'air chaud, emprisonné dans l'enveloppe, peut être réchauffé par un brûleur. L'aéronaute ne peut agir que dans le plan vertical en actionnant le brûleur ou en ouvrant une soupape d'échappement. Le déplacement horizontal d’un ballon s'effectue donc sous l'action du vent.

41. LES PLUS LÉGERS QUE L'AIR Le dirigeable : comme son nom l’indique, il peut se diriger dans toutes les directions et n’est donc plus tributaire uniquement de l’action du vent. Son enveloppe de forme allongée (type cigare) est dotée de gouvernes et stabilisateurs; L'enveloppe à structure souple ou rigide contient de l'hélium (plus léger que l'air mais plus lourd que l'hydrogène avec la propriété non négligeable d'être ininflammable car inerte); La nacelle carénée, fixée à l'ossature comporte toutes les commandes de vol. La propulsion est assurée par des moteurs entraînant des hélices pouvant être carénées. Pour voir la vidéo du dernier vol d’un dirigeable à hydrogène, cliquer sur l’image animée.

42. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR Que ce soit un avion léger type aéroclub ou un avion de ligne gros porteur, les principes aérodynamiques de base restent les mêmes. En fonction des caractéristiques requises, la forme et les dimensions vont changer. La sustentation est assurée par le déplacement à grande vitesse d'une surface appelée voilure ou aile. Aérodyne motorisé à voilure fixe ou "avion" (depuis Clément ADER en 1890) : L'ensemble propulsif permet la mise en vitesse et le décollage .

43. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR Multiaxes et tout à fait comparable à un avion. Certains ont une structure métallique ou composite. Leurs performances avoisinent celles d'un avion. Pendulaire caractérisé par une aile delta qui peut pivoter autour d'un axe reliant la voilure et la structure. Une barre reliée à un trapèze permet au pilote de déplacer le centre de gravité de l'ensemble, ce qui permet les évolutions Cas particulier des ULM ( <450 kg): Structure légère (tubes creux ou composite et toile) propulsée par un moteur à pistons de petite cylindrée entraînant une hélice. Peuvent être multiaxes ou pendulaires.

44. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR Aérodyne non motorisé à voilure fixe ou planeur • Nécessite un moyen annexe pour "l'amener" en l'air : • - Treuil • Sandow • Avion remorqueur Le pilote doit ensuite rechercher en permanence les courants ascendants des masses d'air. • Caractéristiques principales : • grand allongement des ailes • extrêmement fins Construits en matériaux composites (tissus de verre, de carbone ou kevlar), certains sont dotés d'un petit moteur auxiliaire permettant le décollage puis après arrêt en vol, pouvant parfois se rétracter afin de diminuer la traînée.

45. Un motoplaneur à hélice rétractable

46. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR Aérodyne à voilure tournante ou giravion (autogire) La sustentation est assurée par une hélice de grand diamètre. Le rotor incliné vers l'arrière est entraîné en rotation uniquement par le déplacement de l'appareil. Le déplacement étant lui-même réalisé par un ensemble moteur/hélice qui assure la propulsion. C'est en fait un avion dont les ailes sont remplacées par une voilure tournante libre qui assure la sustentation. Ne peut décoller verticalement, ni effectuer de vol stationnaire.

47. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR Aérodyne à voilure tournante ou hélicoptèrecapable de décoller à la verticale. Le rotor, entraîné mécaniquement par le moteur, assure à la fois la sustentation et la propulsion. Il peut décoller et atterrir verticalement et effectuer du vol stationnaire. La poutre profilée supporte un rotor anti-couple annexe, entraîné par le moteur, tournant dans le plan vertical et qui porte parfois le nom de « fenestron ».

48. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR Cas particulier d’aérodyne à voilure tournante : LE CONVERTIBLE Capable de décoller à la verticale puis de se déplacer à de très grandes vitesses. Lors du décollage, la sustentation est réalisée par les moteurs qui basculent ensuite afin de procurer progressivement à l'appareil une vitesse horizontale qui permet de transférer la sustentation à l'aile fixe. Ce type d'appareil est technologiquement très compliqué. Seuls des appareils militaires ont été développés.

49. LES PLUS LOURDS QUE L'AIR: LES AVIONS À partir de maintenant et pour la suite de votre formation au BIA, nous nous intéresserons exclusivement aux aérodynes appelés avions, dont nous allons commencer par découvrir les caractéristiques générales.

50. Les avions: caractéristiques générales - triplan(ex: le Fokker de la 1ère guerre mondiale) • Selon l’emplacement et le nombre de voilures, on dira d’un avion qu’il est: