Pourquoi les avions ne peuvent pas voler quand il fait trop froid ou trop chaud

Lorsqu’il fait trop froid dehors, les avions sont souvent retardés, ou, dans des cas extrêmes, carrément annulés. Tout d’abord, s’il neige abondamment, cela réduit considérablement la visibilité, ce qui rend le roulage et le décollage dangereux. Pendant un blizzard, le contrôle aérien peut ordonner à l’avion de rester au sol et d’attendre que la tempête se calme. La glace sur la piste est un autre problème : le train d’atterrissage d’un avion n’a rien à voir avec les roues d’une voiture, et il ne peut pas être équipé de crampons pour éviter qu’il ne dérape. Et même si c’était possible, un avion doit développer une vitesse au sol bien plus élevée qu’une voiture pour décoller avec succès. Si la piste est verglacée, l’avion peut facilement glisser.

Cela s’est d’ailleurs déjà produit dans l’histoire : en janvier 2014, l’aéroport JFK de New York a été fermé après qu’un avion a dérapé de la piste et s’est retrouvé dans la neige. Heureusement, personne n’a été blessé, mais le personnel de l’aéroport a dû extraire l’avion de la neige, et même la police s’est jointe aux efforts. Même histoire pour l’atterrissage, qui est encore plus délicat dans des conditions de gel, car un avion se trouve dans un environnement beaucoup moins contrôlé et voyage à des vitesses encore plus grandes. De plus, alors qu’un avion sur le point de décoller et qui dérape finira probablement par s’immobiliser dans une zone ouverte, celui qui est sur le point d’atterrir pourrait finir par s’écraser sur les infrastructures de l’aéroport. Inutile de dire que c’est beaucoup plus dangereux pour tout le monde.

Des conditions météo froides peuvent aussi provoquer la formation de givre et de plaques de glace sur l’avion lui-même. Les avions sont soigneusement conçus, et toute altération de leur structure peut causer d’énormes problèmes. Comme le disent les pilotes expérimentés, même une fine croûte de glace sur les ailes d’un avion peut perturber leur conception délicate et détruire la portance. Les avions peuvent cependant être dégivrés : le personnel de l’aéroport les asperge généralement d’une solution spéciale qui empêche la glace de s’accumuler sur la surface de l’engin. Mais revenons à la piste : si elle est couverte de glace, tu ne peux pas faire grand-chose. À moins que le soleil ne brille, les chances d’enlever la glace de la chaussée en toute sécurité sont presque nulles.

Il y a aussi le risque d’endommager la piste, de faire des nids de poule, ce qui peut entraîner des problèmes de sécurité pour le décollage et l’atterrissage. Imagine que tu passes sur un nid de poule en voiture à pleine vitesse — c’est plutôt désagréable. Et maintenant, multiplie ça par 1000, car un avion est beaucoup plus lourd qu’une voiture, et n’oublie pas que le train d’atterrissage n’est pas aussi maniable qu’une roue. Le kérosène et le système de pompage peuvent aussi geler si la température est trop basse. Le carburant gèle à −40°C, mais cela ne peut se produire qu’au sol, avant le décollage. À une altitude de croisière, les températures peuvent descendre jusqu’à −57°C, mais comme le liquide est à l’intérieur de l’avion et qu’il se consume régulièrement, il y fait beaucoup plus chaud. Au sol, cependant, rien n’empêche le carburant de se transformer en glace. Si cela se produit, aucun décollage n’est possible, évidemment.

Il en va de même pour le système de pompage : même si le carburant est encore liquide, la pompe peut se couvrir de glace et cesser tout simplement de délivrer le carburant dans les réservoirs de l’avion. Dans le pire des cas, elle peut même tomber en panne, ce qui entraîne des réparations importantes et des retards prolongés. Enfin, les équipes au sol doivent faire un gros travail avant le décollage ou l’atterrissage, et ces personnes ne peuvent pas supporter le froid glacial trop longtemps. Ce problème est souvent résolu par le tag teaming : un groupe de travailleurs part sur le terrain pour faire le travail, tandis que l’autre les attend dans un abri. Au bout d’une vingtaine de minutes, le premier groupe revient se réchauffer, et le second reprend le travail là où le premier l’a laissé. Bien que cette méthode soit efficace, elle ralentit quand même beaucoup les opérations, ce qui peut aussi causer des retards.

Mais malgré tous les problèmes que le temps glacial peut causer, il est en fait plus bénéfique pour un avion que la chaleur extrême. L’air froid est plus dense que l’air chaud, donc les avions gagnent plus de portance et restent plus sûrs dans les airs. Ils sont aussi plus faciles à contrôler en vol. Les molécules d’air sont plus lentes et plus proches les unes des autres, ce qui crée un flux d’air régulier autour des ailes et du cockpit. À haute altitude, l’air devient naturellement plus fin car les molécules d’air se dispersent et se font plus rares. C’est exactement la raison pour laquelle les avions ne peuvent pas atteindre les couches supérieures de l’atmosphère : il n’y a tout simplement pas assez d’air pour créer une portance suffisante.

La même chose se produit lorsqu’il fait trop chaud au sol. Les molécules d’air deviennent plus rapides et se dispersent, ce qui signifie que les ailes de l’avion n’ont pas autant d’air à pousser pour voler. Pour décoller dans une chaleur extrême, un avion doit se déplacer beaucoup plus rapidement pour générer suffisamment de résistance à l’air et de portance. Mais pour se déplacer plus rapidement, il a besoin que ses moteurs fonctionnent mieux, et c’est également impossible lorsqu’il fait trop chaud. Lorsque l’air devient plus fin, la quantité d’oxygène diminue aussi. Et les moteurs à réaction utilisent l’oxygène de l’atmosphère pour la combustion. Lorsqu’ils manquent de cet élément crucial, ils ne peuvent pas convertir suffisamment d’énergie en poussée, ce qui signifie une accélération plus lente et un rendement énergétique globalement moins bon.

Le problème est donc que l’avion doit avoir une plus grande distance de piste pour accumuler suffisamment de vitesse et de portance pour décoller, mais il ne peut pas le faire parce que ses moteurs ne fonctionnent pas au mieux de leurs capacités. Cela ne cause généralement pas de problème, mais seulement jusqu’à un certain point. Lorsque la température au niveau du sol atteint environ 49°C, certains vols peuvent être annulés car il est tout simplement dangereux pour eux d’essayer de décoller. D’autres avions sont plus résistants à la chaleur et plus puissants, mais cela dépend aussi du degré de chaleur. Certains avions doivent même réduire leur poids en retirant une partie de leur carburant, de leur cargaison ou même de leurs passagers lorsqu’il fait trop chaud. Une charge plus légère signifie une meilleure accélération avant le décollage, et permet d’éviter les annulations, mais cela signifie aussi que les avions ne fonctionnent pas au maximum de leurs capacités.

L’altitude de croisière moyenne d’un avion est d’environ 35 000 pieds, soit presque 10 700 mètres. Techniquement, ils n’ont pas besoin de voler aussi haut, mais cette altitude donne la meilleure vitesse et la meilleure efficacité. L’air devient plus fin à haute altitude, ce qui signifie moins de résistance au vent mais moins de portance. Pour la plupart des avions commerciaux, la zone entre 30 000 et 40 000 pieds est la fourchette idéale dans laquelle les deux facteurs s’équilibrent.
Tu n’utilises probablement pas un ordinateur portable datant de 1999, et ton ordinateur ne vole pas à une vitesse proche de celle du son. Heureusement, les avions ont une durée de vie beaucoup plus longue que les ordinateurs. Il y a des avions de ligne du début des années 70 qui sont encore en parfait état. Ils ne sont peut-être pas à la pointe en termes de vitesse et d’efficacité énergétique, mais les vieux avions ne sont pas moins sûrs que leurs homologues modernes.

Les contrails, ces traînées blanches que les avions laissent souvent derrière eux à haute altitude, sont facilement confondus avec les gaz d’échappement des moteurs, mais la plupart ne sont rien d’autre que de la vapeur d’eau. Pendant un vol, l’humidité de l’air s’accumule dans les moteurs avant d’être évacuée avec les gaz d’échappement. L’air chaud et humide qui sort des moteurs se mélange à l’air frais et sec que l’on trouve à haute altitude, ce qui donne lieu à de longues et fines lignes de vapeur. L’humidité détermine quand les traînées de condensation se forment et combien de temps elles restent visibles.
Tu as déjà remarqué ces chiffres au bout de la piste d’atterrissage ? Ils servent en fait à montrer au pilote dans quelle direction l’avion est orienté. Par exemple, le chiffre 36 correspond à un cap de 360 degrés, ou plein nord. En plus des chiffres, les lettres R et L indiquent si la piste la plus proche est à droite ou à gauche.

Les lumières au bout des ailes d’un avion sont appelées feux de position ou feux de navigation, et elles sont utilisées pendant les périodes de visibilité réduite.

Elles permettent de voir les avions dans l’obscurité et peuvent aussi indiquer aux pilotes la direction dans laquelle l’avion se déplace. Le feu rouge marque l’extrémité de l’aile gauche tandis que le feu vert se trouve à droite. La troisième lumière est blanche et se trouve sur ou près de la queue.
Il peut sembler étrange que le personnel navigant se soucie de savoir si les stores des hublots sont relevés ou baissés. Mais la raison principale est que les yeux des passagers peuvent s’adapter à la lumière extérieure. La plupart du temps, il s’agit simplement de faire monter et descendre les gens rapidement, mais en cas d’urgence, la dernière chose qu’ils veulent, c’est que les gens s’arrêtent pour adapter leur vue avant d’évacuer l’avion.