L'augmentation de portance
Volets de bord de fuite, becs et fentes de bord d'attaque.
Un profil optimisé pour la croisière n'est jamais celui qui permet de décoller ou d'atterrir le plus lentement possible. Les dispositifs hypersustentateurs résolvent ce compromis : ils transforment temporairement une aile "rapide" en aile "lente" au moment où le pilote en a besoin.
Le compromis entre croisière et basse vitesse
Un profil épais et très cambré produit un CLmax élevé, permettant de voler lentement — idéal au décollage et à l'atterrissage. Mais ce même profil génère une traînée excessive et impose une assiette très piquée en croisière rapide. Les concepteurs choisissent donc un profil plus fin, optimisé pour la croisière, et compensent au décollage et à l'atterrissage grâce à des dispositifs mobiles qui augmentent temporairement la cambrure ou la surface de l'aile : les volets et les dispositifs de bord d'attaque.
Les volets de bord de fuite
Un volet est une section articulée du bord de fuite de l'aile, que le pilote peut abaisser pour augmenter la cambrure — et donc le CL — à un angle d'attaque donné.
| Type de volet | Principe | Caractéristique |
|---|---|---|
| Volet simple (plain) | Simple charnière au bord de fuite | Bonne augmentation de CLmax, mais forte traînée |
| Volet à fente (split) | Seule la face inférieure s'abaisse | Un peu plus de CLmax, traînée encore plus élevée |
| Volet à fente ventilée (slotted) | Une fente redirige l'air à haute pression vers l'extrados | Ré-énergise la couche limite : bon CLmax pour une traînée modérée |
| Volet Fowler | Recule en plus de s'abaisser, augmentant aussi la surface alaire | Le plus grand CLmax de tous, pour une traînée relativement contenue |
Effets des volets sur le décrochage et le pilotage
Abaisser les volets réduit l'angle de décrochage de l'aile d'environ 2 à 3°, tout en réduisant la vitesse de décrochage grâce au CLmax plus élevé. Les volets modifient aussi le moment de tangage — certains avions ont tendance à cabrer, d'autres à piquer, selon la position de l'aile et de l'empennage — et augmentent systématiquement la traînée davantage que la portance : la finesse maximale est donc toujours réduite volets sortis, ce qui se traduit par un angle de montée plus faible et un angle de plané plus raide.
Les volets ne doivent jamais être sortis au-delà de la vitesse VFE (vitesse maximale volets sortis), indiquée par l'arc blanc sur l'anémomètre : au-delà, la charge aérodynamique sur les volets peut dépasser leur limite structurelle.
Le volet optimal au décollage
On pourrait penser que le plus grand braquage de volet donne toujours la plus courte distance de décollage, puisqu'il réduit la vitesse minimale de décollage. Mais la traînée supplémentaire qu'il génère ralentit aussi l'accélération de l'avion sur la piste. Dans la pratique, la distance de décollage la plus courte s'obtient avec un braquage partiel — un compromis publié dans le manuel de vol pour chaque type d'appareil, jamais avec le volet plein.
Volets de bord de fuite — augmentent le CLmax, mais réduisent l'angle de décrochage.
Becs et fentes de bord d'attaque — augmentent aussi le CLmax, mais en retardant le décrochage à un angle d'attaque plus élevé, par ré-énergisation de la couche limite.
Les dispositifs de bord d'attaque
Une fente fixe (slot) ou un bec mobile (slat) au bord d'attaque redirige de l'air à haute pression, venu de l'intrados, vers l'extrados. Cette réinjection d'énergie dans la couche limite retarde son décollement, ce qui permet à l'aile d'atteindre un angle d'attaque plus élevé — donc un CLmax plus grand — avant de décrocher. Le bec mobile a l'avantage de rester fermé aux petits angles d'attaque, évitant la traînée qu'une fente fixe imposerait en croisière.
Les distances de décollage et d'atterrissage calculées par PlaneCalc tiennent compte du braquage de volet recommandé par le constructeur — un rappel utile que le "bon" réglage n'est pas toujours le plus grand.
Piste courte : faut-il utiliser le volet plein (40°) ou un volet partiel (10-25°, selon le manuel de vol) pour minimiser la distance de décollage ?
Le volet plein maximise le CLmax, donc réduit la vitesse minimale de décollage.
Mais le volet plein génère aussi la traînée la plus forte, ce qui ralentit l'accélération sur la piste et allonge la phase de roulage.
Un volet partiel offre un compromis : suffisamment de CLmax pour décoller tôt, sans la pénalité de traînée du volet plein.
Utilisez le volet partiel recommandé par le manuel de vol — c'est lui, et non le volet plein, qui minimise la distance de décollage.
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Quel type de volet augmente à la fois la cambrure et la surface alaire ?
Le volet Fowler recule en plus de s'abaisser, augmentant à la fois la cambrure et la surface alaire — d'où le plus grand CLmax de tous les volets.
Quel effet ont les volets de bord de fuite sur l'angle de décrochage ?
Les volets de bord de fuite réduisent l'angle de décrochage d'environ 2 à 3°, tout en réduisant la vitesse de décrochage.
Comparés aux volets, quel effet ont les becs et fentes de bord d'attaque sur l'angle de décrochage ?
En ré-énergisant la couche limite, les dispositifs de bord d'attaque retardent la séparation et permettent d'atteindre un angle d'attaque plus élevé avant le décrochage — l'effet inverse des volets.
Que représente la vitesse VFE ?
VFE est la vitesse maximale volets sortis ; au-delà, la charge sur les volets peut dépasser leur limite structurelle.