« Contrairement aux moteurs et aux ailes, le train d’atterrissage n’est pas essentiel pour le vol, juste pour des atterrissages en douceur ! » C’est ce qu’affirme Chris Brady, pilote de longue date de Boeing 737 et d’Airbus A320 en Europe. Les trains d’atterrissage sont des merveilles de mécanique. Selon les estimations d’Airbus, ils représentent 20 % du coût total de la maintenance des avions et environ 7 % du poids de l’appareil. Ils ne sont pas une mince affaire.
Pour en savoir plus, je me suis renseigné auprès de Brady (qui dirige également le site technique du Boeing 737) et du Dr Snorri Gudmundsson, professeur associé d’ingénierie aéronautique à l’Embry Riddle Aeronautical University, et expert en conception d’avions.
Les trains d’atterrissage sont fabriqués par des fournisseurs spécialisés de l’industrie aéronautique, et non par des constructeurs comme Boeing et Airbus eux-mêmes. Le plus important est Safran Landing Systems, dont les activités de fabrication sont réparties dans le monde entier. La fabrication des composants est une histoire d’ingénierie précise ; la jambe de force principale (abordée ci-dessous) est usinée dans une colonne solide d’acier à haute résistance – littéralement un trou percé dans un tube d’acier solide. Cette jambe est le cœur du train d’atterrissage ; le mécanisme peut supporter environ 500 tonnes métriques (environ 1 million de livres) plus les forces d’un atterrissage d’avion.
« Les principaux objectifs du train d’atterrissage, en dehors de sauver le fuselage de traîner sur le sol à l’atterrissage, est comme un amortisseur de chocs, et les roues permettent à l’avion d’avoir des freins pour ralentir après l’atterrissage », a déclaré Brady. Il a noté que l’avion expérimental X-15 avait des patins parce que la vitesse d’atterrissage était si rapide qu’elle aurait brûlé les pneus très rapidement.
« Le train d’atterrissage et l’absorption des chocs est un domaine scientifique à part entière », a déclaré Gudmundsson, expliquant que le train d’atterrissage des avions commerciaux utilise universellement des amortisseurs oléopneumatiques sous la forme de jambes de force. Il s’agit d’un tube télescopique dans un tube.
Gudmundsson a expliqué que l’énergie du choc est absorbée à l’atterrissage en forçant l’huile dans une chambre (dans la jambe de force) à travers de petits orifices, contre une chambre d’air sec ou d’azote. L’huile et le gaz sont maintenus sous très haute pression. « Les concepteurs de la jambe de force tirent parti des propriétés des gaz et des liquides dans la conception de ces dispositifs », a-t-il déclaré, notant que les liquides sont incompressibles – ils ne réduisent pas beaucoup leur volume sous pression.
« Les jambes de force doivent être capables de deux fonctions », a-t-il dit. « Absorber la charge d’impact de l’atterrissage et permettre le rebond. Le rebond est nécessaire pour s’assurer qu’une fois que l’impact d’atterrissage de l’avion a été absorbé, il rebondit à une certaine hauteur au-dessus du sol, plutôt que de « s’asseoir » sur des amortisseurs dégonflés, ce qui finirait par les endommager ou les détruire lorsque l’avion roule sur des surfaces inégales. »
« Cette charge, qui dépend du poids de l’avion et de la vitesse d’atterrissage, tient compte des charges verticales, horizontales et latérales. Il est possible de tout casser ; le train d’atterrissage ne fait certainement pas exception. Cependant, il est très peu probable que le train d’atterrissage subisse une défaillance structurelle en fonctionnement normal. Il est beaucoup plus probable que son mécanisme de rétraction échoue à se rétracter ou à se déployer », a déclaré Gudmundsson.
« Si le meilleur amortisseur théorique est efficace à 100%, un oléopneumatique arrive à environ 85-90% d’efficacité. Un train d’atterrissage de style ressort à lames, que l’on trouve sur de nombreux petits avions, n’est efficace qu’à environ 50 %. »
Taux positif, train rentré
Si vous avez déjà regardé une vidéo YouTube d’un décollage, vous remarquerez que le pilote aux commandes criera « taux positif, train rentré », à quel moment la poignée du train sera tirée vers le haut.
« Il s’agit d’une procédure d’exploitation standard (SOP) universellement adoptée, qui, comme la plupart des SOP, a été dérivée de leçons durement acquises, principalement à partir d’enquêtes sur les accidents », a déclaré Brady.
« Le train d’atterrissage est une énorme source de traînée, ce qui n’est pas souhaitable lorsque vous essayez de gagner de la vitesse de vol. Ainsi, les premiers aviateurs dans des avions sous-puissants essayaient de relever le train d’atterrissage dès que l’avion avait quitté le tarmac. Malheureusement, comme l’air est un milieu en mouvement, comme l’océan l’est pour les navires, le vent peut chuter ou changer de direction très soudainement en raison de la proximité de bâtiments ou d’autres éléments orographiques. Cette baisse de la vitesse du vent sur les ailes est la même chose qu’une baisse de la vitesse de l’avion ; si vous perdez de la vitesse, vous perdez de la portance et l’avion va couler, si votre train d’atterrissage est déjà en place alors il n’y aura rien pour empêcher le fuselage de frapper la piste. »
« Les sages dans l’aviation ont introduit une exigence pour le pilote de surveillance de regarder l’altimètre ou l’indicateur de vitesse verticale après le décollage, et quand un taux de montée stable a été établi, appeler « montée positive » (ou quelque chose de similaire). Ceci a pour but d’informer le pilote aux commandes qu’il est maintenant sûr de demander la sortie du train d’atterrissage. »
Sortie du train d’atterrissage : trois verts
Combien de temps avant de toucher le sol le train d’atterrissage doit-il être sorti ? Brady explique que cela dépend du jugement du pilote. « Dans la plupart des situations, nous « lâchons le train » à environ quatre miles de distance. Cela nous permet d’avoir un avion entièrement configuré et bien stable à 1 000 pieds au-dessus de la piste. Lors de certaines approches, il peut être nécessaire ou plus prudent de baisser le train plus tôt afin d’utiliser la traînée pour aider à vous ralentir, par exemple si vous approchez avec un vent arrière », a expliqué Brady.
Peut-être surprenant, dans tous les modèles de Boeing 737 construits avant 1997, il y a un périscope dans la cabine, généralement sous le siège D juste derrière la rangée de sortie au-dessus de l’aile. L’image ci-dessous est un peu granuleuse, mais vous avez l’idée.
« Si vous regardez de près, vous verrez une découpe circulaire dans le tapis de sol d’environ cinq pouces de diamètre. (C’est) dans le cas peu probable où le copilote sera renvoyé dans la cabine pour soulever cela et regarder dans le périscope, pour voir si le train d’atterrissage est sorti et verrouillé ou s’il y a des dommages en bas. »
Les périscopes ont été supprimés à partir du Boeing 737NG, car Boeing a installé un deuxième ensemble de feux indicateurs de train dans le poste de pilotage, indépendants des autres feux indicateurs, qui indiquent si le train est sorti et verrouillé.
Touchdown!
En regardant le gif ci-dessus, vous remarquerez que le jeu de roues arrière du bogie touche le sol en premier. Sur certains avions, comme l’Airbus A350, le train d’atterrissage est incliné vers l’avant et le train de pneus avant touche le sol en premier. De plus, au décollage sur les avions plus longs, comme le 777-300, le jeu de roues arrière se soulève en dernier, ce qui donne un petit « coup de pied » qui aide au dégagement pour éviter un tail strike – la queue qui racle la piste.
« Les pilotes s’accordent généralement à dire que le train d’atterrissage « trailing link » donne les atterrissages les plus flatteurs », a déclaré Brady. Cependant, il s’avère que l’orientation des roues n’est pas tant pour faciliter l’atterrissage. Les pneus qui touchent la piste en premier sont surtout une caractéristique de conception permettant de gagner de l’espace pour faire entrer l’équipement dans le logement de roue.
Avec 35 ans d’expérience, Brady a probablement eu sa part d’atterrissages fermes. Ces jours-ci, cependant, il dit que ses atterrissages sont plutôt bons. « Plus important encore, ils sont tous sûrs », a-t-il dit. « Le problème, c’est que si jamais vous devenez complaisant, vous pouvez facilement faire un atterrissage terrible qui vous ramène littéralement sur terre. »
« Vous pouvez généralement dire quand vous avez fait un atterrissage en douceur car vous pouvez entendre l’ondulation des applaudissements des passagers à travers la porte du poste de pilotage, surtout après une approche cahoteuse ; mais je suppose qu’une grande partie de cela est un soulagement plutôt qu’une appréciation de leur part. »
Mike Arnot est le fondateur de Boarding Pass NYC, une marque de voyage basée à New York, et pilote privé qui vole avec un train d’atterrissage fixe.
Photo vedette d’un train d’atterrissage d’Airbus A350 par Adrien Daste / Safran
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