20150127

J’aimerais être un oiseau (2/2) : Les avions

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Dernièrement, il semble que les avions ont redécouvert leur vraie nature : celle de boîte de conserve, tellement plus à l’aise quand il s’agit de dégringoler jusqu’au crash telle une pomme sur le crâne du Sir Isaac que lorsqu’il s’agit d’imiter le vol léger de la libellule. A se demander pourquoi cela n’arrive pas plus souvent. Et pourtant, ils volent !


Tout d’abord, il ne faut pas croire aux faux-semblants : les avions n’ont pas eu tendance à dégringoler plus que d’habitude ces dernières années. Le vol Rio-Paris, les vols de Malaysia Airlines ont résonné de façon particulière dans la conscience collective, pour différentes raisons. Mais globalement le nombre d’accidents par an est relativement stable, autour d’une dizaine ces dernières années (http://www.planecrashinfo.com/cause.htm). Il faut bien avouer cependant que nombreux sont ceux qui paniquent à l’idée de monter dans un avion. En effet pour la quasi-totalité des gens, c’est un objet magique qui tient plus du tapis volant que de l’ingénierie. Comment un gros morceau de ferraille peut décemment espérer s’envoler dans les airs ? Autant on comprend bien que les montgolfières trichent, en se faisant plus léger que l’air. Mais du plus lourd, beaucoup plus lourd que l’air qui frétille tranquillement entre deux nuages ? For real ?

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Eh oui, c’est complètement fou. Et pourtant très simple à comprendre. Au moins dans son principe de base, et c’est ce qu’on va essayer d’expliquer dans cet article.

LA PETITE HISTOIRE

De nombreux hurluberlus se sont acharnés à battre des ailes en carton en sautant par la fenêtre pendant des années. Parce que pour certains, il paraissait évident de vouloir voler comme un oiseau en l’imitant. Sauf que les muscles de l’homme ne sont pas du tout les mêmes que ceux d’un oiseau, et cette tentative était donc vouée à l’échec. Mais une autre voie, la bonne, était déjà ouverte depuis longtemps : celle des cerfs-volants. Inventés aux IVe siècle avant JC par les Chinois, ils inspirèrent de nombreux chercheurs voulant s’élever dans les airs. Alors évidemment c’est pas en faisant un gros cerf-volant avec une très longue ficelle qu’on pourra envoyer des gens se balader dans les nuages. Mais enfin ça semblait marcher tellement bien que beaucoup en rêvaient la nuit. Par exemple Leonard de Vinci fit de nombreux croquis de planeurs qui étaient censés permettre de voler, mais aucun ne fut construit et testé.

Il faudra attendre le début du XIXe siècle, avec Georges Cayley, pour voir les premiers planeurs voler pour de vrai. Construits en petites dimensions (il fit voler des enfants, une bonne façon pour les calmer en ne prenant aucun risque personnel), il en testa de nombreux qu’il améliora pendant cinquante ans : il venait de sonner le départ de la conquête du ciel.

Le véritable daron et pionnier de l’aviation, il s’appelle Lilienthal. On pourrait presque dire que c’est lui le père de l’aviation. S’il avait réussi à propulser ses modèles, il aurait mis cinquante ans dans la tronche aux frères Wright. Mais voilà, il y a déjà tellement à faire pour améliorer l’aérodynamisme des planeurs. Cayley était un pionnier bien luné. Lillienthal sera le grand scientifique. Celui qui inventera la discipline de l’aérodynamisme, et écrira un livre de référence sur le sujet. Et les frères Wright n’auront plus qu’à s’en inspirer. Le type a fabriqué moult planeurs dans lesquels un adulte pouvait voler. Il vola plus de 2000 fois lui-même, avant de mourir bêtement à cause d’une violente rafale de vent scélérate qui l’enverra au tapis. C’est tellement triste de se dire que peu de personnes le connaissent, et ne retiennent que le premier vol d’un véritable avion, quand on lui doit tant. Big up à toi Lillenthal !

Les frères Wright étaient fabricants de vélos, et passionnés d’aviation. Sérieusement, ce sont des fabricants de vélos qui furent les premiers à voler. Tellement blasant pour les grands scientifiques qui y ont consacré leur vie, et qui n’étaient vraiment pas loin. Comme Clément Ader, un Français qui inventa le mot avion (la classe !). Il vola presque, mais les frères lui volèrent la vedette. Ce qui est amusant c’est que c’est justement le fait d’être vendeurs de bicyclettes qui leur permit de faire brillamment avancer la discipline.

Comme ils trouvaient idiot que les gens finissent par se planter dans le décor à la fin de chaque vol plané, ils réfléchirent au moyen de contrôler l’engin. Après tout, sur un vélo, on a bien un guidon. Alors ils travaillèrent sur de nouvelles formes où l’on pouvait tordre l’aile pour pouvoir contrôler le planeur. Ils firent des essais en soufflerie, les premiers du genre. Puis, une fois qu’ils eurent confiance dans leur forme, ils décidèrent de construire un moteur, histoire de s’autopropulser.

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Allons-y soyons fou, réussissons là où personne n’a réussi avant ! Non seulement ils construisirent un meilleur planeur que n’importe qui avant, mais ils réussirent à construire un moteur très puissant parfaitement approprié. Et hop, voilà que le 17 décembre 1903, ils s’amusent à tour de rôle à voler plusieurs centaines de mètres sur leur machine révolutionnaire. Malheureusement, pas de selfie à l’époque pour s’immortaliser. Deux ans pour revoir leur copie et améliorer le prototype, et en 1905 ils volaient quarante minutes et parcouraient plusieurs kilomètres. L’aviation était née.

BEETHOVEN FAIT L’AVION

Pour bien comprendre, il suffit de se mettre dans la peau de Beethoven, qui, lui, a tout compris depuis bien longtemps. Non, je ne parle pas du compositeur, mais de votre fidèle Saint-Bernard qui passe tous ses trajets en voiture la gueule au vent, les babines retroussées et les oreilles en étendards. Cet insouciant quadrupède fait l’expérience de la pression dynamique. Charmante petite boule de poils prête à bouffer jusqu’à s’en faire exploser l’estomac, et qui, assise à l’arrière de votre Fuego, réplique inconsciemment les expériences qui allaient mener au Concorde, au Rafale, à l’A380. Et qui, trois minutes après cette incursion dans l’univers des génies révolutionnaires, va retourner tranquillement finir de mâchouiller votre accoudoir.

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C’est le festival, toute cette pression…

La pression, en plus d’être agréable l’été en terrasse avec des cacahuètes et un peu de picon, désigne également une force.

Une force ça pousse, ça tire, bref, ça cherche à vous faire déplacer, ou à s’opposer à votre mouvement. La pression est simplement une force qui dépend de la surface : plus votre surface qui subit la force de pression est importante, plus la force totale est importante. Voilà ce qu’il y a à savoir sur la pression. Ensuite, la pression dynamique est une force qui se produit lorsque l’on bouge (d’où le « dynamique ») dans un fluide comme l’air. Plus on va bouger vite, plus on va se prendre de l’air dans la tronche. Cela crée une force qu’on appelle pression dynamique.

Une fois qu’on a compris ça, on peut sentir poindre une idée de génie : et si on utilisait cette force pour se maintenir en l’air, au lieu de s’en servir pour baver partout en secouant ses oreilles ? Malheureusement, Beethoven n’en a pas eu l’idée. Les frères Wright, si.

Imaginons que vous êtes dans une très petite voiture, qui vous permet d’étendre les bras en même temps par chacune des vitres de gauche et de droite (je tiens à préciser que cela vous rend ridicule, mais c’est pour l’explication). La voiture avance modérément et vous étendez vos mains bien à plat, paume vers le sol, comme un avion. Vous sentez l’air passer au-dessus et en dessous des mains. Jusque-là rien de surprenant. Maintenant j’accélère, et je vous demande de tourner légèrement la paume vers le ciel. Le vent se fait plus intense et il commence à taper sur la paume de votre main que vous avez légèrement ouverte, votre main à tendance à vouloir monter, poussée par le vent. Le vent vous pousse vers le haut. Maintenant je vais à Mach 3, et je vous demande de tenir fort toujours dans la même position. Ça y est, nous volons !!! Il est plus probable que vos bras se soient arrachés mais ne pleurez pas, c’était pour la science.

En fait en avion tout est affaire de vitesse et d’incidence (c’est-à-dire d’ouverture de la « paume » des ailes, le dessous des ailes). Plus vous allez doucement, plus il faut ouvrir la « paume » des ailes pour tenir en l’air, et plus vous allez vite moins vous en avez besoin. C’est ce qu’on fait naturellement en ski nautique par exemple : pour sortir de l’eau, vous orientez vos skis vers le haut pour prendre de l’incidence. Très vite, en prenant de la vitesse cela va vous sortir de l’eau, et vous pourrez réduire l’incidence des skis jusqu’à quasiment zéro. Un avion décolle sensiblement sur le même principe. L’eau et l’air sont fondamentalement pareils, ce sont des fluides sur lesquels on peut s’appuyer en allant assez vite.

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Et HOP, sans les ailes!

 

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Dans quelles conditions un avion peut-il alors se casser la gueule ?

Et bien il y a deux grands cas de figure. Soit vous prenez trop d’incidence. C’est-à-dire que vous inclinez trop votre paume de main : si vous êtes perpendiculaire au déplacement de la voiture par exemple, vous ne serez plus du tout poussé vers le haut, mais juste vers l’arrière. Lorsqu’un avion prend trop d’incidence, il va « décrocher ». C’est-à-dire qu’il ne tient plus, il tombe. L’autre risque, c’est de ne pas aller assez vite. Dans ce cas là aussi, la pression dynamique n’est plus suffisante et c’est le grand saut. Les deux sont liés, car un avion décrochera d’autant plus facilement qu’il va lentement. C’est pour cette raison qu’il est impératif, lorsqu’un pilote voit qu’il est en train de chuter, de ne surtout pas tirer sur le manche. Cela va empirer les choses. Le bon réflexe au contraire c’est de faire piquer l’avion, pour reprendre de la vitesse et réduire l’incidence. L’avion va alors se remettre à voler tout naturellement. C’est un geste antinaturel très dur à avoir, et les pilotes sont entrainés régulièrement à cette manœuvre.

Cependant il faut bien se souvenir que même dans le cas où les moteurs ne fonctionnent plus, un avion peut encore planer. Tout le problème est alors de trouver un terrain d’atterrissage très proche, car dans ces conditions il ne peut pas aller très loin. Disons de quelques kilomètres à quelques dizaines de kilomètres. Il faut donc une conjonction de beaucoup de manque de bol pour avoir un accident d’avion. Il faut qu’il ne puisse plus voler, genre aile arrachée, qu’un atterrissage d’urgence soit impossible, genre en pleine mer, etc … Alors d’accord ça arrive, mais faut avouer qu’il faut pas le pot quand même. Et un accident grave d’avion sur un vol intérieur par une très belle journée, où on peut toujours atterrir quelque part et où il n’y a pas de tempête soudaine et incroyable, est par conséquent virtuellement impossible.

Si malgré tout vous avez encore peur en avion, vous pouvez toujours prendre la voiture, avec Beethoven sur les genoux. Et n’oubliez pas, au cours du voyage, de passer la main par la fenêtre.