Moteurs à la poupe et la queue en T: presque toujours sur un jet privé, jamais sur les nouveaux avions de ligne.
Le Comac ARJ21, premier avion chinois visant à concurrencer l’Airbus A320, est spécial à deux égards. Le biréacteur régional est le premier avion commercial développé en interne par la Chine, il a une queue en T et porte ses moteurs à l’arrière. De tels avions ne sont pas inhabituels ni même exotiques, mais en tant que passager, vous êtes rarement en déplacement dans des avions de ce type. Mais si vous voulez sur un jet privé, les moteurs seront sûrement à l’arrière.
Chaque passionné d’aviation peut immédiatement énumérer plusieurs types avec cet arrangement de moteur. La particularité de l’ARJ 21, cependant, c’est qu’un nouvel avion commercial de passagers est en construction. Sinon, les unités de queue en T et les moteurs de queue ont depuis longtemps disparu des avions commerciaux modernes.
Apprendre à travers la construction ancienne
Le fait que l’avionneur d’État chinois Comac ait opté pour la conception de l’ARJ21 est dû à l’inspiration qui a ses racines aux États-Unis. L’avion est une modification abrégée du McDonnell Douglas MD-90 dans sa construction.
Les composants des avions court et moyen-courriers américains étaient autrefois fabriqués sous licence en République populaire. Alors que les imitations sont mal vues dans les sphères occidentales, l’imitation est une méthode d’apprentissage efficace en Chine, qui rattrape rapidement la technologie.
Ailes non perturbées
La construction aéronautique civile chinoise connaît un développement en peu de temps qui s’est prolongé dans la construction aéronautique occidentale pendant plusieurs décennies. Au début de l’ère des avions à réaction, les moteurs de poupe étaient répandus sous les conceptions américaines, européennes et soviétiques. Les modèles correspondants des années 1950 aux années 1960 tels que la Sud Aviation Caravelle, Boeing 727, BAC 1-11, Douglas DC-9 ou Tupolev Tu-134 jouissent aujourd’hui d’un statut légendaire.
Un avantage des moteurs à l’arrière est qu’ils ne perturbent pas l’aérodynamisme des ailes. Pour les ingénieurs aéronautiques, le passage de l’hélice à la propulsion par jet signifie une forte augmentation de la vitesse à laquelle l’air circule autour des ailes. L’aérodynamique déjà compliquée est soudainement devenue encore plus délicate.
La loi aérodynamique fait obstacle
Non seulement les moteurs à l’arrière permettent de tenir les ailes plus facilement. Les avions à réaction se sont également précipités dans la plage de vitesse dite transsonique. À partir d’environ 80% de la vitesse du son, la loi dite des aires gagne en importance. La loi des aires énonce que la section transversale complète (fuselage et voilure) d’un corps en mouvement dans un fluide compressible doit varier de manière aussi régulière que possible afin de minimiser la traînée aérodynamique au voisinage de la vitesse du son.
Cette méthode de calcul aérodynamique décrit une trajectoire optimale de la section transversale du fuselage de la proue à la poupe. Selon la règle de l’aire la zone, le fuselage doit être un peu plus étroit là où les ailes se fixent au fuselage. Dans le pire des cas, une vague d’air pourrait se produire et ralentir l’avion.
Le Boeing 707 a ouvert la voie
Certains avions de combat supersoniques antérieurs, tels que le Northrop F-5, ont un fuselage en forme de taille de guêpe pour cette raison. Tout comme les ailes, les moteurs ont également une influence significative sur la loi des aires. S’ils sont assis sur les ailes, ils assurent, avec l’aile et son caisson d’aile sur le fuselage, une section transversale assez élevée.
Les ingénieurs ont pu maîtriser ce problème. Cela a été prouvé par le Boeing 707, qui a révolutionné le trafic long-courrier avec cette conception des années 1950. Mais à une époque où aucun programme informatique standard n’aidait les concepteurs, le développement d’un avion avec des moteurs de queue était tout simplement moins compliqué.
Sillage dangereux
En termes d’aérodynamisme, cependant, les aéronefs équipés de moteurs arrière présentent un inconvénient. Et cela peut être critique. Les avions avec des moteurs de queue ont souvent une unité de queue en T: les unités de queue horizontales ne sont pas fixées au fuselage, mais plutôt à l’unité de queue – souvent en hauteur. Les aéronefs équipés de telles unités de queue peuvent entrer dans un décrochage dit profond. Cela se produit lorsque l’air provenant de l’avant circule autour de l’aéronef selon un angle très oblique. Les ailes peuvent alors créer un sillage dans lequel pénètrent les ascenseurs.
Les fabricants ont dû faire des ajustements
Dans cet état, les ascenseurs perdent leur effet de contrôle. Les pilotes peuvent difficilement contrôler l’angle du nez. Et c’est exactement ce qu’il faut changer pour sortir du Deep Stall. Un cercle vicieux qui met la vie en danger. Les avertissements préventifs des systèmes de cockpit, et plus tard l’utilisation du logiciel de contrôle de vol, ont permis de contrer le problème. De nombreux constructeurs ont également adapté l’aérodynamique de leurs avions. Mais si les moteurs sont sous les ailes, c’est aussi plus facile pour les concepteurs.
Bon équilibre
Si les moteurs sont suspendus sous les ailes, ils sont également plus proches du centre de gravité et de portance de l’avion que s’ils sont fixés à la queue. Il est donc beaucoup plus facile pour les concepteurs de concevoir l’architecture d’un avion pour qu’elle soit aérodynamiquement stable. Les versions étirées d’un avion sont également plus faciles à mettre en œuvre.
Plus un fuselage est long, plus la poupe s’éloigne généralement des ailes. Si les moteurs sont alors suspendus, il y a aussi un couple plus important qui affecte également l’équilibre d’un avion. Le problème de la distribution de masse est exacerbé par le fait que les moteurs ont tendance à devenir plus gros et plus lourds depuis des décennies – ils doivent en faire de plus en plus.
Les jets privés maintiennent en vie les moteurs de queue
Même avec les jets régionaux modernes, les modèles actuels comme l’Airbus A220, le Suchoi Superjet ou les Embraers E-Jets sonnent à l’ère des avions qui portent leurs moteurs sous les ailes. Mais les unités de queue en T et les moteurs arrière ne sont en aucun cas complètement désuets. Cette conception est toujours la norme pour les jets privés, l’exception la plus fameuse étant le HondaJet. Les raisons de cela peuvent être trouvées dans leurs emplacements. Contrairement aux jets commerciaux de passagers, les petits jets privés atterrissent souvent à l’extérieur des grands aéroports, où il n’y a pas de ponts d’embarquement.
Plus près du sol
S’il n’y a pas de moteurs sous les ailes, le fuselage nécessite moins de garde au sol. En effet, le HondaJet a les moteurs perchés sur des supports sur les ailes. Afin de pouvoir embarquer dans un avion privés classique, seule une petite échelle est nécessaire, qui peut être dépliée hors de la porte de bord. La conception de la stabilité de vol est également moins délicate car les jets privés sont plus compacts. Associée à cela, la répartition des centres de flottabilité et de poids est moins compliquée. De même, les moteurs à taux de contournement élevé, qui rendent les moteurs plus lourds et plus lourds pour les avions de passagers, ont à peine trouvé leur chemin dans les avions privés.
Plus de sécurité en cas de panne moteur
Lorsqu’ils sont utilisés sur des pistes beaucoup plus petites, les jets privés à moteur arrière présentent également un avantage en matière de sécurité. En cas de panne moteur, l’asymétrie de la poussée inégale a moins d’effet sur la commande de l’aéronef, les moteurs étant rapprochés.