S’approcher du décrochage

La ligne la plus révélatrice du rapport d’enquête final sur le crash d’Air France 447 au-dessus de l’Atlantique en 2009 est peut-être celle-ci :

L’angle d’attaque, lorsqu’il était valide, est toujours resté supérieur à 35 degrés.

L’avion impliqué était un A330 transportant 228 personnes. Toutes les personnes à bord sont mortes après que l’équipage, qui totalisait 20 000 heures de vol, n’ait pas réussi à reconnaître le décrochage et à en sortir avant l’impact avec l’eau. Deux ans plus tard, le magazine Safety First d’Airbus a publié un article détaillé sur les bases mêmes du décrochage d’un avion, presque comme s’ils pensaient que leurs pilotes avaient besoin d’y retourner.

Peut-être en avons-nous tous besoin. Selon la CASA, le décrochage menant à une vrille représente encore 25 % de tous les accidents mortels de GA dans le monde. Il s’agit d’une matière de base enseignée au cours des premières heures de formation au pilotage, alors pourquoi les pilotes se trompent-ils toujours autant ?

Voici une théorie : les pilotes qualifiés ne font jamais de décrochage à moins que leur instructeur ne l’exige dans le cadre d’une revue de vol. Cela signifie peut-être deux décrochages tous les deux ans. Et si, ce jour-là, la base des nuages refuse d’admettre l’accès au ciel au-dessus de 3500 pieds… eh bien, nous pourrons réessayer dans deux ans. Et cela, croyons-nous, est suffisant pour reconnaître l’amorce d’un décrochage et appliquer la technique de récupération correcte lorsque nous sommes pris par surprise ?

Le paragraphe ci-dessus ressemblait étrangement à ma propre situation, ce qui m’a poussé à respirer à pleins poumons et à prendre des dispositions pour faire du décrochage en dehors des cours avec mon propre CFI, Gary McGhee de la Lilydale Flying School. Mais il ne me suffisait pas de faire des décrochages et des rétablissements ; je pensais que le problème était davantage dû à un manque de compréhension qu’à un manque de connaissances. J’ai donc demandé à McGhee de me donner un aperçu complet des théories et des sciences qui expliquent pourquoi une aile d’avion décroche.

Mécanique
Le cœur de la théorie du décrochage est simple : l’angle d’attaque (AoA) devient trop élevé pour que l’aile développe une portance suffisante pour équilibrer le poids de l’avion et l’aile cesse de voler. Ce noyau est entouré d’une couche de science qui ajoute des complications. McGhee a fait une tentative respectable de démystification pour moi.

« L’AoA est l’angle entre la corde de l’aile et le flux d’air relatif », a-t-il expliqué. « Plus l’angle d’attaque augmente, plus la portance augmente jusqu’à ce qu’elle atteigne l’angle d’attaque critique. Une fois cet angle atteint, l’écoulement d’air sur l’extrados de l’aile se brise et devient turbulent. L’aile ne peut plus dévier l’air vers le bas pour créer une portance suffisante et elle décroche. Toute augmentation de l’angle d’attaque au-dessus de l’angle critique entraînera une nouvelle perte de portance.

La ligne la plus révélatrice du rapport d’enquête final sur le crash du vol 447 d’Air France au-dessus de l’Atlantique en 2009 est peut-être celle-ci :

L’angle d’attaque, lorsqu’il était valable, est toujours resté supérieur à 35 degrés.

L’avion impliqué était un A330 transportant 228 personnes. Toutes les personnes à bord sont mortes après que l’équipage, qui totalisait 20 000 heures de vol, n’ait pas réussi à reconnaître le décrochage et à en sortir avant l’impact avec l’eau. Deux ans plus tard, le magazine Safety First d’Airbus a publié un article détaillé sur les bases mêmes du décrochage d’un avion, presque comme s’ils pensaient que leurs pilotes avaient besoin d’y retourner.

Peut-être en avons-nous tous besoin. Selon la CASA, le décrochage menant à une vrille représente encore 25 % de tous les accidents mortels de GA dans le monde. Il s’agit d’une matière de base enseignée au cours des premières heures de formation au pilotage, alors pourquoi les pilotes se trompent-ils toujours autant ?

Voici une théorie : les pilotes qualifiés ne font jamais de décrochage à moins que leur instructeur ne l’exige dans le cadre d’une revue de vol. Cela signifie peut-être deux décrochages tous les deux ans. Et si, ce jour-là, la base des nuages refuse d’admettre l’accès au ciel au-dessus de 3500 pieds… eh bien, nous pourrons réessayer dans deux ans. Et cela, croyons-nous, est suffisant pour reconnaître l’amorce d’un décrochage et appliquer la technique de récupération correcte lorsque nous sommes pris par surprise ?

Le paragraphe ci-dessus ressemblait étrangement à ma propre situation, ce qui m’a poussé à respirer à pleins poumons et à prendre des dispositions pour faire du décrochage en dehors des cours avec mon propre CFI, Gary McGhee de la Lilydale Flying School. Mais il ne me suffisait pas de faire des décrochages et des rétablissements ; je pensais que le problème était davantage un manque de compréhension qu’un manque de connaissances, et j’ai donc demandé à McGhee de me donner un aperçu complet des théories et des sciences qui expliquent pourquoi une aile d’avion décroche.

« Dans la plupart des avions GA, l’angle d’attaque critique se situe autour de 14-16 degrés. »

Pour comprendre le décrochage, il est essentiel de définir l’angle d’attaque. Notez que c’est l’angle entre la corde de l’aile et le flux d’air relatif, et non le sol. Un avion peut monter tout droit à 90 degrés par rapport à la Terre, mais l’angle d’attaque est toujours inférieur à l’angle critique parce que le flux d’air relatif est également à 90 degrés par rapport à la Terre dans ce cas.

Notez également que McGhee ne mentionne pas la vitesse. Bien que la formation nous enseigne les « vitesses de décrochage » et que le POH d’un avion contienne un tableau des vitesses de décrochage en fonction du réglage des volets et de l’angle d’inclinaison, la vitesse n’a en fait rien à voir avec le décrochage.

Dans son livre Mechanics of Flight, l’incomparable Alfred Cotterill Kermode dit ceci à propos de la vitesse en relation avec un décrochage :

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, la vitesse relative à laquelle la voilure se déplace dans le fluide fait très peu de différence avec l’angle auquel le décrochage a lieu ; en fait, une voilure décroche à un certain angle, pas à une certaine vitesse.

Ainsi, une aile d’avion dont la vitesse de décrochage est de 60 nœuds peut décrocher à 120 nœuds ; il suffit que l’angle d’attaque soit supérieur à l’angle critique pour que l’aile se libère du flux d’air. La vitesse est utilisée comme une mesure indirecte de la marge de décrochage et est influencée par plusieurs variables. Les deux principales sont le poids apparent et l’angle d’inclinaison.

L’inclinaison
L’angle d’inclinaison et le poids apparent modifient la relation entre l’angle d’attaque critique et la vitesse, ce qui explique pourquoi le POH contient tant de vitesses de décrochage dans le tableau.

Pour aller plus loin, Gary McGhee a fait des mathématiques sur moi.

« En vol rectiligne en palier, le facteur de charge de l’avion est effectivement de 1. Dès que l’avion est incliné, même de 1 ou 2 degrés, si nous maintenons l’altitude et le vol en palier, l’aile doit maintenant générer plus de portance pour compenser le poids. Le vecteur de portance est maintenant incliné latéralement et se divise en composantes verticale et horizontale, de sorte que l’aile a besoin de plus de composante verticale pour compenser le poids.

« Si nous entrons dans un virage serré – disons 60 degrés – les ailes doivent générer deux fois plus de portance pour compenser le poids, le facteur de charge devient donc 2. L’augmentation de la vitesse de décrochage est la racine carrée du facteur de charge, dans ce cas 1,4. Ainsi, si votre avion décroche en ligne droite et en palier à 50 nœuds, dans un virage serré de 60 degrés, cette vitesse devient de 70 nœuds. »

Afin de générer la portance supplémentaire nécessaire, nous, les pilotes, avons tendance à augmenter la contre-pression pour empêcher le nez de descendre, de sorte que l’angle d’attaque se rapproche de l’angle critique. Avec nos yeux généralement à l’extérieur dans le virage, alors que nous regardons devant nous et « peignons » le nez autour de l’horizon, nos yeux sont rarement sur l’indicateur de vitesse, donc nous ne le voyons pas revenir en arrière dans le virage, un signe certain que l’AoA augmente.

Si l’angle d’attaque de l’aile inférieure atteint l’angle critique, simulateur avion l’avion peut partir en vrille. Il sera alors trop tard pour les techniques normales de sortie de décrochage ; seul un bon entraînement à la sortie de vrille peut vous aider maintenant. Si le sol est trop proche, même cette technique peut ne pas être utile.

Et maintenant, la bonne nouvelle : il n’y a jamais de raison valable pour qu’un avion décroche de manière inattendue, pas si le pilote a une bonne technique. Il suffit de bien comprendre l’aérodynamique et les symptômes d’un décrochage imminent.

Signes de danger
Avec des indicateurs d’angle d’attaque – également connus sous le nom d’indicateurs de réserve de portance – qui n’en sont qu’à leurs débuts, la plupart des pilotes devront se rabattre sur les signes traditionnels indiquant que l’aile est sur le point de passer par l’angle d’attaque critique. Heureusement, comme le fait remarquer McGhee, l’avion comporte de nombreux signes révélateurs.

« Si nous sommes en vol rectiligne et en palier, les signes d’un décrochage imminent sont :

♦ une assiette de nez élevée ou croissante
♦ une perte de vitesse
♦ les commandes de vol – en particulier les ailerons – deviennent moins efficaces
♦ à un moment donné, au-dessus de la vitesse de décrochage, vous aurez une indication de l’avertisseur de décrochage, soit un avertissement sonore, soit, sur les avions plus anciens, une lumière qui s’allume.
♦ à mesure que l’on se rapproche du décrochage, l’air turbulent généré atteint la gouverne de profondeur, ce qui peut donner un certain buffet sur le manche.
♦ au moment du décrochage, le nez ou une aile peut tomber.

« Il y a donc beaucoup d’images, de sons et de choses qui se produisent avant que l’avion ne décroche ».

Et il y en a une autre : il suffit de reconnaître une situation qui peut conduire à un décrochage et de faire quelque chose pour que les indications ci-dessus ne soient pas nécessaires. À moins qu’un pilote ne se soit embarqué dans quelque chose de très inhabituel, un décrochage soudain en vol rectiligne et en palier est peu probable. Ce sont les phases du vol normal qui commencent le voyage vers l’AoA critique qui sont les plus dangereuses. Deux de ces phases sont la remise des gaz et le virage en approche finale.

Ce n’est pas bon, car ces deux manœuvres sont effectuées près du sol. En tenant compte de la réaction et du niveau de compétence du pilote, les chances de sortir d’un décrochage dans ces situations sont presque nulles. Le sol, ici et à l’étranger, en est la preuve.

Dans la pratique
Au milieu d’une semaine d’hiver victorien (c’est assez dire), les dieux m’ont concédé une journée de vol de première classe pour m’entraîner à décrocher. Ce jour-là, McGhee et moi avons volé en douceur au-dessus des contreforts verdoyants des Dandenong Ranges, entourés d’un bleu agréable et sans être dérangés par le vent. Nous avions délibérément choisi un Piper Warrior qui a la fâcheuse habitude de faire tomber l’aile droite en cas de décrochage. Il n’y avait aucune raison de rendre cela facile.

Après nous avoir établis à 4000 pieds AMSL, j’ai effectué les vérifications HASELL habituelles et j’ai fait un virage de 360 degrés pour nous dégager. Vérifiant que McGhee était prêt à partir, j’ai ciblé une colline voisine comme point de référence et me suis préparé à décrocher pour la première fois. J’ai fait mon premier décrochage en 1985 et j’en ai fait beaucoup depuis, mais comme l’idée de l’exercice était d’apprendre, j’ai demandé à McGhee de me guider quand même dans le processus.

« Vous pouvez voir que nous avons une attitude de nez élevée et une vitesse qui diminue. L’efficacité des commandes va bientôt diminuer. À environ 10 nœuds au-dessus de la vitesse de décrochage, l’avertisseur de décrochage devrait retentir. »

Nous avons eu le luxe d’utiliser un Warrior II, ce qui signifie un avertisseur de décrochage sonore plutôt que la petite lumière caractéristique des modèles précédents. Cela signifie que vous pouvez garder vos yeux sur des choses plus importantes. J’ai regardé l’ASI revenir en arrière et le manche a commencé une petite danse dans mes mains.

« Vous pouvez maintenant sentir le buffet de contrôle lorsque le flux d’air commence à se séparer de l’extrados de l’aile et que l’air turbulent frappe la gouverne de profondeur », a déclaré McGhee.

À ce stade, j’étais presque à fond de manche avec le nez bien au-dessus de l’horizon. Un décrochage était pratiquement inévitable si je continuais ainsi.

« Après le décrochage, abaissez le nez et mettez toute la puissance. L’action d’abaisser le nez va désinstaller l’aile avant que la pleine puissance soit atteinte et l’avion va accélérer. Dès que nous aurons accéléré à 60 nœuds, vous pourrez commencer à relever le nez pour la montée et nous pourrons récupérer l’altitude perdue. »

Quelques secondes plus tard, le Warrior a eu une secousse puis s’est incliné sur la droite. J’ai réagi en relâchant le manche et en donnant un coup de palonnier. J’étais un peu lent avec la puissance, donc nous avons perdu plus d’altitude que je ne le voulais.

Mais McGhee était mécontent de quelque chose d’autre : même si je ne m’en souviens pas, j’avais instinctivement appliqué l’aileron opposé. C’est une erreur. Votre seule arme contre une chute d’aile et un début de vrille potentiel devrait être le gouvernail de direction.

Les rétractables comme les Arrows et les Bonanzas peuvent devenir Mr Hyde avec les bons réglages de puissance et de volets.
« Cet avion a tendance à abaisser l’aile vers la droite lors d’un décrochage », explique McGhee alors que nous sommes en croisière. « Idéalement, vous voulez maintenir les ailes à l’horizontale en utilisant uniquement le gouvernail, mais votre réaction à la chute de l’aile a été de diriger l’avion avec vos mains. C’est la réaction normale que nous essayons d’inculquer aux gens. C’est une réaction naturelle car vous avez probablement conduit jusqu’à l’aéroport en pilotant avec vos mains. »

Aggraver la situation
Il fallait s’y attendre : la rouille du PPL était la raison pour laquelle je me soumettais volontairement à des décrochages, après tout. Nous avons répété l’exercice – avec des résultats similaires – puis nous avons augmenté la mise avec un peu de volets et de puissance : le décrochage en configuration de base.

« Le décrochage en configuration de base simule l’avion sur le segment de base d’un circuit », a expliqué McGhee, « alors réglez la puissance à 1700 tr/min et maintenez l’altitude. Lorsque la vitesse est dans l’arc blanc, mettez deux étages de volets. Le moteur réduira à environ 1500 tr/min étant une hélice à pas fixe.