Le temps des hélices

Après cinq années pas­sées dans l’armée de l’Air comme pilote de chasse et trente années comme pilote de ligne et pilote ins­pec­teur, à Air France et à l’Organisme de contrôle en vol de la Direc­tion géné­rale de l’aviation civile, l’auteur, ingé­nieur ENSEM, a été, depuis 1992, res­pon­sable de la sécu­ri­té des vols auprès du GIE A.T.R (deve­nu depuis 1996 la socié­té A.I.R). Cette socié­té est char­gée de la com­mer­cia­li­sa­tion et du sup­port des popu­laires avions de trans­port régio­nal : les ATR42 et ATR72.
Les réflexions qu’il nous livre sur la place des avions à tur­bo­pro­pul­seurs dans le trans­port aérien, bien qu’alimentées par des consi­dé­ra­tions propres à l’ATR, sont de por­tée plus géné­rale et appli­cables à tous les pro­duits similaires.

PHOTO AEROSPATIALE

Les habi­tués des voyages aériens que sont les res­pon­sables de notre indus­trie (et, par voie de consé­quence, la plu­part des ingé­nieurs) n’ont pas man­qué de consta­ter, avec sans doute un peu d’é­ton­ne­ment, qu’au cours de leurs dépla­ce­ments, ils étaient sou­vent trans­por­tés à bord d’ap­pa­reils à hélices, cette tech­no­lo­gie pour­tant pro­mise autre­fois à une dis­pa­ri­tion rapide par la révo­lu­tion du » jet « .

La rai­son de cette évo­lu­tion tient au fait que ces appa­reils équi­pés de tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle géné­ra­tion n’ont rien à envier aux appa­reils à réac­tion aus­si bien en ce qui concerne leur struc­ture, leurs sys­tèmes et leur équi­pe­ment élec­tro­nique, qu’ils sont cer­ti­fiés selon les mêmes normes et répondent aux mêmes exi­gences de sécu­ri­té et qu’ils pré­sentent en même temps des avan­tages consi­dé­rables en termes de coût d’ex­ploi­ta­tion, de sim­pli­ci­té de mise en œuvre et de res­pect de l’environnement.

Il n’est pas inutile de rap­pe­ler briè­ve­ment l’his­to­rique de la struc­ture des réseaux du trans­port aérien et de l’é­vo­lu­tion des appa­reils. L’ère indus­trielle du trans­port aérien a débu­té avec le » boom » éco­no­mique de l’a­près-guerre, essen­tiel­le­ment basé sur les réseaux moyens et longs-cour­riers, les lignes régio­nales étant qua­si inexis­tantes. Les avions étaient équi­pés de moteurs à pis­tons et d’hé­lices sou­vent déri­vés d’ap­pa­reils mili­taires déve­lop­pés pen­dant ou avant la guerre.

Vers le milieu des années 50 appa­rurent les pre­miers jets com­mer­ciaux. Ceux-ci appor­taient au pas­sa­ger une dimi­nu­tion de près de la moi­tié du temps de vol sur les étapes longues ain­si qu’un confort cer­tain lié à la réduc­tion du bruit et des vibrations.

Aux com­pa­gnies, ces avions per­met­taient, par leur vitesse, une pro­duc­ti­vi­té bien meilleure. La sécu­ri­té était amé­lio­rée essen­tiel­le­ment par le gain énorme de fia­bi­li­té des réac­teurs par rap­port aux moteurs à pis­tons (ce qui dimi­nuait en consé­quence les coûts de main­te­nance) et le carac­tère moins dan­ge­reux du kéro­sène uti­li­sé com­pa­ré à l’essence.

Au total, et mal­gré une consom­ma­tion impor­tante d’un car­bu­rant (bon mar­ché à l’é­poque), le jet s’est vite révé­lé imbat­table éco­no­mi­que­ment pour les capa­ci­tés supé­rieures à 80 places et les étapes moyennes et longues carac­té­ri­sant l’es­sen­tiel du réseau d’alors.

Les tur­bo­pro­pul­seurs sont appa­rus à la même époque et béné­fi­ciaient de cer­tains avan­tages des jets, notam­ment la fia­bi­li­té du moteur et la sécu­ri­té du car­bu­rant uti­li­sé (on oublie sou­vent qu’il y a beau­coup plus de simi­li­tude entre un réac­teur et un tur­bo­pro­pul­seur qu’entre ce der­nier et un moteur à pis­tons). Au béné­fice du tur­bo­pro­pul­seur, une consom­ma­tion bien plus faible et des per­for­mances de décol­lage améliorées.

Son prin­ci­pal défaut, une vitesse infé­rieure, se révé­la déci­sif et tous les tur­bo­pro­pul­seurs concur­rents directs des jets eurent une exis­tence com­mer­ciale mar­gi­nale (Elec­tra, Van­guard…). Les seuls tur­bo­pro­pul­seurs qui sur­vé­curent avaient une capa­ci­té infé­rieure à 50 sièges, et étaient bien adap­tés au mar­ché des liai­sons courtes à faible tra­fic, sou­vent dans des pays man­quant d’in­fra­struc­ture ou à la géo­gra­phie dif­fi­cile, liai­sons typi­que­ment assu­rées jusque-là par des Dou­glas DC3.

L’exemple type de ces tur­bo­pro­pul­seurs est le Fok­ker 27, conçu à la fin des années 50 et qui, en plus de vingt ans de com­mer­cia­li­sa­tion, pro­fi­tant de l’é­mer­gence du trans­port régio­nal, s’est ven­du dans ses dif­fé­rentes ver­sions à plus de 750 exem­plaires. Son concur­rent direct, l’A­VRO 748 bri­tan­nique, a sui­vi une car­rière paral­lèle et un suc­cès com­mer­cial très hono­rable avec plus de 350 appa­reils ven­dus durant la même période. Dans la caté­go­rie des petits avions de moins de 20 places, cer­tains, comme le Twin Otter cana­dien, furent des suc­cès mondiaux.

On constate donc que le mar­ché des tur­bo­pro­pul­seurs com­mer­ciaux n’a jamais dis­pa­ru mais que la fai­blesse rela­tive de ce mar­ché (moins de 1 200 machines de 40 à 50 sièges en presque vingt-cinq ans, c’est peu com­pa­ré aux mil­liers de jets de tous types ven­dus pen­dant la même période) a dis­sua­dé les construc­teurs de lan­cer de nou­veaux pro­grammes dans cette gamme d’ap­pa­reils jus­qu’à la fin des années 70. Les quelques ten­ta­tives (Nord 262 fran­çais, Shorts 330 et 360 bri­tan­niques, Dash 7 cana­dien) sont res­tées des semi-échecs commerciaux.

Durant la même période, on assis­tait du côté des jets à une pro­li­fé­ra­tion de nou­veaux modèles, les véné­rables Comet, 707 et Cara­velle étant rapi­de­ment sur­pas­sés par des appa­reils plus gros, plus éco­nomes et plus modernes, la tech­no­lo­gie avan­çant à pas de géant dans tous les domaines : aéro­dy­na­mique, moteurs, struc­tures et sys­tèmes. Cette évo­lu­tion était dic­tée par un mar­ché en crois­sance sou­te­nue, dont l’os­sa­ture res­tait un réseau de grandes lignes moyen ou long-cour­rier, le trans­port régio­nal pro­pre­ment dit (dis­tances de moins de 500 km et faible tra­fic) res­tant marginal.

C’est ain­si que, s’il existe un monde d’é­vo­lu­tions tech­no­lo­giques entre un Air­bus A340 et un Boeing 707 de la pre­mière géné­ra­tion, les dif­fé­rences entre un Fok­ker 27 livré au début des années 60 et vingt ans après sont beau­coup plus restreintes.
Les moder­ni­sa­tions existent mais sont essen­tiel­le­ment « cos­mé­tiques » amé­lio­rant le bruit et l’as­pect de l’a­mé­na­ge­ment inté­rieur par exemple. Mais le moteur, l’hé­lice, la struc­ture et les sys­tèmes res­tent fon­da­men­ta­le­ment identiques.

Les années 70 vont connaître deux véri­tables séismes ébran­lant l’en­semble du trans­port aérien mondial.

Le pre­mier fut le choc pétro­lier, condui­sant en quelques années au qua­dru­ple­ment du prix du pétrole et aggra­vant en consé­quence le poids du car­bu­rant dans le coût d’ex­ploi­ta­tion total des avions.

Le second fut aux États-Unis la poli­tique de déré­gle­men­ta­tion com­men­cée en 1978 et dont les der­niers sou­bre­sauts, quinze ans après, se font encore sen­tir, sans par­ler de l’ef­fet d’en­traî­ne­ment de cette poli­tique dans les autres pays, notam­ment au sein de la CEE.

Ces deux chocs vont, aux États-Unis qui sont comme cha­cun sait le plus gros mar­ché du trans­port aérien, bou­le­ver­ser la struc­ture de cette indus­trie et conduire au déve­lop­pe­ment accé­lé­ré du trans­port régional.

Avant la déré­gle­men­ta­tion, l’at­tri­bu­tion d’une ligne à une grande com­pa­gnie était déci­dée par un orga­nisme fédé­ral, le CAB (Civil Aero­nau­tic Board) et assor­tie d’un cer­tain nombre de contraintes sur les tarifs limi­tant ain­si la concur­rence, et bien sou­vent de l’o­bli­ga­tion pour la com­pa­gnie d’as­su­rer une ligne secon­daire non rentable.

La plu­part du temps, les com­pa­gnies rem­plis­saient cette obli­ga­tion avec les avions dis­po­nibles dans leur flotte, essen­tiel­le­ment des petits jets tels que les 737 ou les DC9, mal adap­tés parce que trop gros et trop gour­mands en car­bu­rant pour de telles lignes. Avec un prix du kéro­sène pro­pul­sé à plus d’un dol­lar par gal­lon, cette situa­tion deve­nait inte­nable. La déré­gle­men­ta­tion abo­lis­sait toutes ces contraintes au pro­fit de la loi du mar­ché et de la concur­rence libre entre les compagnies.

La pre­mière réac­tion des grandes com­pa­gnies fut d’a­ban­don­ner les lignes secon­daires non ren­tables pour se battre sur les liai­sons prin­ci­pales, libé­rant ain­si un mar­ché impor­tant aux com­pa­gnies « com­mu­ters », typi­que­ment équi­pées de tur­bo­pro­pul­seurs bien adap­tés à ce type de lignes.

La seconde réac­tion de l’en­semble des trans­por­teurs aériens fut ensuite d’en­ta­mer une véri­table guerre des tarifs qui eut deux consé­quences majeures :

• la dis­pa­ri­tion par faillite ou par rachat d’un grand nombre de com­pa­gnies par­mi les plus faibles,
• une crois­sance sou­te­nue du tra­fic par la baisse des prix, crois­sance béné­fi­ciant aux grandes com­pa­gnies (6 % par an de crois­sance du tra­fic domes­tique ces der­nières années) mais plus encore aux com­pa­gnies régio­nales avec plus de 12 % de crois­sance moyenne depuis la déré­gle­men­ta­tion, et une part de mar­ché qui atteint main­te­nant 10 % du tra­fic total.

C’est ain­si que l’on vit fleu­rir pas moins de 7 pro­jets d’a­vions » com­mu­ters » au début des années 80, dans la gamme des 30 à 70 sièges, tous ces pro­jets voyant effec­ti­ve­ment le jour avec une pro­duc­tion en série.
Bien des experts pré­di­saient à l’é­poque la dis­pa­ri­tion de cer­tains de ces pro­jets, du fait de l’ex­cès de concur­rence géné­ré par cette ava­lanche de modèles. Or aujourd’­hui ces avions sont tous com­mer­cia­li­sés avec des réus­sites variables mais quel­que­fois spec­ta­cu­laires, deux d’entre eux (l’A­TR 42 fran­co-ita­lien et le DH8 cana­dien) ayant même don­né nais­sance à des ver­sions agran­dies pour répondre à la demande du mar­ché, ver­sions qui ont été mises en ser­vice dès 1989.
Dans le même temps, deux moto­ristes majeurs (Gene­ral Elec­tric aux États-Unis et Pratt & Whit­ney au Cana­da) déve­lop­paient des tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle tech­no­lo­gie capables de pro­pul­ser ces nou­veaux avions.

C’est ain­si que, depuis 1978, les com­pa­gnies régio­nales amé­ri­caines ont vu leur tra­fic mul­ti­plié par plus de 3 en ce qui concerne le nombre de pas­sa­gers trans­por­tés et par 4 en nombre de pas­sa­gers par kilomètre.

Bien enten­du une telle évo­lu­tion, assez faci­le­ment pré­vi­sible par les pla­ni­fi­ca­teurs éco­no­miques, avait été anti­ci­pée par les construc­teurs aéro­nau­tiques aux­quels elle ouvrait un mar­ché pro­met­teur dans le domaine des appa­reils régio­naux, sans par­ler du mar­ché de rem­pla­ce­ment des tur­bo­pro­pul­seurs d’an­cienne tech­no­lo­gie vieillissants.

Les rai­sons de la supé­rio­ri­té de la for­mule tur­bo­pro­pul­seur pour le trans­port régio­nal n’ont pas chan­gé depuis les années 50, et sont d’ordre éco­no­mique et technique.

Ayant com­blé son retard tech­no­lo­gique sur le jet et offrant aujourd’­hui une large gamme d’ap­pa­reils modernes, le tur­bo­pro­pul­seur est assu­ré aujourd’­hui de consti­tuer, sur­tout dans les pays les moins bien équi­pés, la base de déve­lop­pe­ment du trans­port aérien régio­nal jus­qu’à la fin du siècle et au-delà.

La technique des turbopropulseurs

Ces moteurs sont appa­rus à la même époque que les réac­teurs, ce qui n’est pas éton­nant lorsque sont mises en évi­dence les simi­li­tudes de ces deux types de machine.

Contrai­re­ment aux moteurs à pis­tons, ce sont des machines pure­ment rota­tives (sans mou­ve­ment alter­na­tif) ce qui pré­sente de très nom­breux avan­tages dans les domaines de la fia­bi­li­té, de l’u­sure et des vibra­tions. De plus, l’ab­sence de mou­ve­ment alter­na­tif per­met des vitesses de rota­tions beau­coup plus éle­vées et cor­ré­la­ti­ve­ment une puis­sance spé­ci­fique (ou rap­port puis­sance sur poids) bien meilleure, ce qui est la clé de l’ef­fi­ca­ci­té en aéronautique.

Enfin, de taille très infé­rieure au moteur à pis­tons pour une puis­sance don­née et néces­si­tant beau­coup moins d’air de refroi­dis­se­ment, le tur­bo­pro­pul­seur peut être logé dans une nacelle de dimen­sions réduites amé­lio­rant la traî­née aéro­dy­na­mique et le ren­de­ment de l’hélice.

Dans le cas d’un tur­bo­pro­pul­seur, la qua­si-tota­li­té de l’éner­gie pro­duite par un » géné­ra­teur de gaz » est récu­pé­rée par des étages sup­plé­men­taires de tur­bine qui entraînent, par l’in­ter­mé­diaire d’un réduc­teur, une hélice.

La grande effi­ca­ci­té éner­gé­tique du tur­bo­pro­pul­seur découle de ce principe.

La pous­sée utile du réac­teur pro­vient de l’ac­cé­lé­ra­tion à grande vitesse d’une petite quan­ti­té d’air. Celle du tur­bo­pro­pul­seur pro­vient de la petite accé­lé­ra­tion impri­mée par l’hé­lice à une grande quan­ti­té d’air. Les prin­cipes de la phy­sique enseignent que ce der­nier mode de pro­pul­sion est très net­te­ment plus éco­no­mique en éner­gie que le précédent.

En revanche, l’hé­lice elle-même est limi­tée vers les hautes vitesses par des pro­blèmes spé­ci­fiques que ne connaissent pas les réacteurs.

Les pro­grès très impor­tants obte­nus depuis plus de vingt ans de déve­lop­pe­ment des réac­teurs (maté­riaux, aéro­dy­na­mique interne, méca­nique, élec­tro­nique…) furent inté­grés par les moto­ristes dans la nou­velle géné­ra­tion des tur­bo­pro­pul­seurs. La com­pa­rai­son d’un des ces moteurs, le PW 120 de Pratt & Whit­ney Cana­da (qui équipe notam­ment l’A­TR 42 fran­co-ita­lien et le DH8 cana­dien) avec le véné­rable Dart mon­té sur les Fok­ker 27 et AVRO 748 et dont les pre­miers modèles remontent à 1945, est élo­quente. Pour une même gamme de puis­sance, le nou­veau moteur est plus léger de plus de 30 % et consomme 12 % de moins à puis­sance don­née. Sa régu­la­tion est plus évo­luée et lui per­met notam­ment de conduire l’a­vion au sol à des régimes réduits beau­coup plus silencieux.

Depuis les pre­miers réac­teurs, les moto­ristes ont bien enten­du essayé d’en amé­lio­rer la consom­ma­tion en s’ins­pi­rant du prin­cipe du tur­bo­pro­pul­seur. C’est ain­si qu’ils inven­tèrent le » tur­bo­fan » ou réac­teur à double flux, dans lequel des tur­bines sup­plé­men­taires récu­pèrent une par­tie de l’éner­gie des gaz pour entraî­ner un » fan « , qui est en fait une hélice carénée.
L’a­mé­lio­ra­tion obte­nue fut consi­dé­rable mais mal­gré ces pro­grès, à même niveau de tech­no­lo­gie, le tur­bo­pro­pul­seur reste la méthode de pro­pul­sion la plus éco­no­mique en car­bu­rant pour un avion.

L’hé­lice a éga­le­ment pro­fi­té des avan­cées technologiques.

L’a­lu­mi­nium mas­sif des pales a été rem­pla­cé en grande par­tie ou tota­le­ment par des maté­riaux com­po­sites. Ceci, com­bi­né à des pro­fils aéro­dy­na­mi­que­ment plus per­for­mants, per­met­tant des pales moins larges, a réduit consi­dé­ra­ble­ment le poids de ces der­nières. En consé­quence, les charges cen­tri­fuges sur le moyeu ont été dimi­nuées et celui-ci a pu être allégé.

Au total, la nou­velle hélice, toutes choses égales par ailleurs, est plus légère que l’an­cienne d’en­vi­ron 40 %, induit donc moins de vibra­tions et est plus facile à équi­li­brer. Opti­mi­sée pour des vitesses de rota­tion plus lentes, elle génère éga­le­ment moins de bruit aus­si bien à l’ex­té­rieur que dans la cabine.

L’aé­ro­dy­na­mique est bien évi­dem­ment un autre domaine fon­da­men­tal de la tech­nique aéronautique.

Les avan­cées dans ce domaine, pour­tant bien réelles, sont moins per­cep­tibles pour le pas­sa­ger. Il faut dire que les pro­grès majeurs des deux der­nières décen­nies touchent sur­tout au domaine trans­so­nique fré­quen­té par les jets.

Mal­gré une allure plus moderne, les nou­veaux tur­bo­pro­pul­seurs uti­lisent essen­tiel­le­ment des pro­fils simi­laires à leurs pré­dé­ces­seurs. Les tech­niques de cal­cul numé­rique ont per­mis de mieux cer­ner les efforts aéro­dy­na­miques et, en dimen­sion­nant l’a­vion plus pré­ci­sé­ment, d’al­lé­ger la structure.

Les choix tech­niques pour la struc­ture des avions tur­bo­pro­pul­seurs modernes reflètent la volon­té d’of­frir une grande lon­gé­vi­té opé­ra­tion­nelle et des coûts d’en­tre­tien faibles, avec une uti­li­sa­tion très éten­due des maté­riaux com­po­sites, leur appli­ca­tion entraî­nant un gain de charge mar­chande et une éco­no­mie de car­bu­rant, la dis­pa­ri­tion des phé­no­mènes de cor­ro­sion et une très bonne résis­tance en fatigue.

On peut enfin ajou­ter qu’en termes de « des­sin enve­loppe », il n’y a pas de règle abso­lue. Les solu­tions choi­sies par les dif­fé­rents construc­teurs font appel à des tech­niques sou­vent dis­sem­blables comme par exemple :

• la voi­lure haute ou basse,
• les trains d’at­ter­ris­sage prin­ci­paux sous fuse­lage ou sous nacelles moteurs,
• la sec­tion du fuse­lage bilobe, cylin­drique ou autre,
• la dis­tance entre moteurs et fuse­lage, etc. Cha­cune de ces tech­niques a bien évi­dem­ment ses avan­tages et ses incon­vé­nients et a ses propres effets sur des para­mètres tels que confort, per­for­mance ou maintenance.

Une large part des aspects tech­niques des tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle géné­ra­tion doit être consa­crée aux prin­ci­paux sys­tèmes dont ils sont dotés. Les construc­teurs ont pour tâche d’in­té­grer, dans une cel­lule défi­nie sur la base des concepts géné­raux struc­tu­raux ci-des­sus évo­qués, un ensemble de sys­tèmes néces­saires à une uti­li­sa­tion effi­cace et sûre de l’a­vion tant au point de vue pilo­tage et main­te­nance que confort des pas­sa­gers. Les avions de nou­velle tech­no­lo­gie doivent atteindre des objec­tifs, sou­vent ambi­tieux, de robus­tesse, de fia­bi­li­té et de confort. Bien sûr, ces objec­tifs doivent tenir compte aus­si de consi­dé­ra­tions éco­no­miques liées à une exploi­ta­tion ration­nelle de l’avion.

Sur les tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle tech­no­lo­gie tout a été fait pour assu­rer non seule­ment un grand confort aux pas­sa­gers mais aus­si pour réduire les charges de tra­vail des pilotes qui sont appe­lés d’ailleurs sur ce genre d’ap­pa­reils à réa­li­ser une série sou­vent impor­tante de vols de courte durée. Ain­si sur cer­tains tur­bo­pro­pul­seurs, le cock­pit a été défi­ni sui­vant les mêmes règles de clar­té, d’ac­ces­si­bi­li­té et de sim­pli­ci­té que sur des gros por­teurs. Un exemple, la tech­nique du bou­ton pous­soir et le prin­cipe du tout éteint : l’u­ti­li­sa­tion de l’in­ter­rup­teur d’an­tan et de son voyant asso­cié est rem­pla­cée par un simple bou­ton pous­soir qui a trois fonc­tions (alarme, com­mande de l’é­qui­pe­ment asso­cié et indi­ca­tion d’é­tat de celui-ci). On peut réduire la des­crip­tion de son fonc­tion­ne­ment à » tout est éteint donc tout va bien « . D’où sim­pli­ci­té d’emploi et com­pré­hen­sion claire.

Si la rus­ti­ci­té est sou­vent de mise sur les com­mu­ters modernes, au moins un groupe de sys­tèmes ne répond pas à cette règle, c’est l’a­vio­nique. Les expé­riences acquises dans ce domaine font qu’il est aujourd’­hui abso­lu­ment néces­saire, afin de béné­fi­cier d’un niveau supé­rieur de fia­bi­li­té mais aus­si de qua­li­té d’in­for­ma­tion, d’u­ti­li­ser les der­nières tech­no­lo­gies. On peut citer entre autres les tubes catho­diques ou « EFIS » qui rem­placent sys­té­ma­ti­que­ment les anciens ins­tru­ments élec­tro­ma­gné­tiques du pas­sé et qui sont de véri­tables écrans de « télé­vi­sion » sur les­quels appa­raissent toutes les infor­ma­tions de base, plus d’autres qui jus­qu’à main­te­nant ne figu­raient pas.

Les tur­bo­pro­pul­seurs comme les jets doivent voler en toutes condi­tions. Pour cou­vrir les cas extrêmes comme les vols en condi­tions givrantes, ces appa­reils sont équi­pés d’un sys­tème de dégi­vrage pneu­ma­tique pro­té­geant les par­ties les plus expo­sées de l’a­vion à savoir les bords d’at­taque de la voi­lure et de l’empennage. Ain­si la glace qui se forme sur ces bords d’at­taque est pério­di­que­ment bri­sée par le gon­flage de mate­las dégi­vreurs en caou­tchouc. Un autre sys­tème de pro­tec­tion est l’an­ti-givrage élec­trique, uti­li­sé entre autres pour les hélices et les pare-brise.

Enfin, les sys­tèmes de vol auto­ma­tiques per­mettent aujourd’­hui d’as­su­rer un confort total aux pas­sa­gers même en condi­tion de vol en tur­bu­lences. De plus, sur les tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle géné­ra­tion des atter­ris­sages à mini­ma réduit peuvent être réa­li­sés. Ceci per­met entre autres d’as­su­rer des vols avec une grande régularité.

Cer­tains construc­teurs vont jus­qu’à ajou­ter un sys­tème auto­ma­tique de détec­tion qui informe les pilotes de for­ma­tion de glace. Il s’a­git là d’un sys­tème de recon­nais­sance des condi­tions givrantes qui assiste le pilote dans son tra­vail. Un tel sys­tème repré­sente un fac­teur sup­plé­men­taire de sécu­ri­té, en per­met­tant à l’é­qui­page d’ap­pli­quer sans délais les pro­cé­dures adaptées.

Enfin, le der­nier point de cette pré­sen­ta­tion de quelques sys­tèmes est celui des sources auxi­liaires d’éner­gie. Sur cer­tains types d’ap­pa­reil, il est ins­tal­lé (sou­vent en option) un « APU »(Auxi­lia­ry power unit). Il s’a­git en fait d’un véri­table petit moteur, la plu­part du temps uti­li­sable uni­que­ment au sol. L’in­con­vé­nient majeur d’un tel sys­tème est l’aug­men­ta­tion de masse que cela entraîne. Par contre, sur cer­tains appa­reils, en option et par­fois même en série, on trouve aujourd’­hui un frein d’hé­lice mon­té sur un moteur et qui per­met d’a­voir tous les avan­tages de « l’A­PU » à un coût mini­mal et pour quelques kilo­grammes seulement.

Robus­tesse, sim­pli­ci­té, fia­bi­li­té, acces­si­bi­li­té, voi­ci les prin­ci­paux cri­tères de défi­ni­tion des sys­tèmes d’un tur­bo­pro­pul­seur de nou­velle technologie.

Le confort des turbopropulseurs

Que ce soit celui d’une voi­ture ou celui d’un avion, le pas­sa­ger de nos jours est très sen­sible à la notion de confort et est deve­nu de plus en plus exi­geant en la matière.

L’an­cien concept selon lequel le niveau de confort doit être, en règle géné­rale, pro­por­tion­nel à la durée du par­cours est désor­mais révo­lu. Les moyennes et petites étapes sont de nos jours consi­dé­rées comme une suite logique des longs par­cours et les usa­gers des moyens de trans­port appré­cie­raient mal d’être ache­mi­nés d’un point à un autre dans des condi­tions de confort suc­ces­sives trop dif­fé­rentes les unes des autres.

Le confort n’est évi­dem­ment pas le seul para­mètre d’ap­pré­cia­tion de la qua­li­té d’un ser­vice ou d’un pro­duit, mais cette ques­tion a pris une impor­tance telle qu’il est indis­pen­sable d’es­sayer d’en com­prendre les rai­sons et donc d’a­na­ly­ser ses propres composantes.

Il est inté­res­sant de men­tion­ner que la notion de confort est suf­fi­sam­ment vaste pour y dis­tin­guer des aspects directs et indi­rects. La satis­fac­tion d’un pas­sa­ger, en effet, n’est pas seule­ment faite de per­cep­tions ou sen­sa­tions directes recueillies pen­dant la durée de son tra­jet mais aus­si faite d’im­pres­sions plus géné­rales qu’il aura pu res­sen­tir depuis son embar­que­ment à l’aé­ro­port de départ jus­qu’à son arri­vée à l’aé­ro­port de destination.

Avant de déve­lop­per plus lon­gue­ment les dif­fé­rents aspects du confort direct pen­dant le temps de vol, exa­mi­nons com­ment les pas­sa­gers peuvent éprou­ver une sen­sa­tion de confort avant, pen­dant et en fin de vol.

D’a­bord la notion de temps mini­mum pas­sé en escale. L’ex­ploi­ta­tion des tur­bo­pro­pul­seurs a réduit sen­si­ble­ment la durée des escales. Leur taille per­met en effet de faire le trans­bor­de­ment com­plet des pas­sa­gers et des bagages, le net­toyage cabine et toi­lettes, le char­ge­ment gal­ley et le rem­plis­sage éven­tuel de car­bu­rant dans des temps plus courts par com­pa­rai­son à ceux des jets ; pour le pas­sa­ger, glo­ba­le­ment, cela se tra­duit par une sen­sa­tion d’ef­fi­ca­ci­té assi­mi­lable à une notion de confort.

Ensuite la notion de vitesse. Les tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle géné­ra­tion sont dotés de groupe pro­pul­seurs per­met­tant d’at­teindre des vitesses de croi­sière suf­fi­sam­ment éle­vées, appro­chant les 600 km/h. Sur des étapes de moyenne ou courte dis­tance le pas­sa­ger aura donc une impres­sion favo­rable à cet égard sans éprou­ver de tran­si­tion mar­quée vis-à-vis des jets.

Enfin les risques de ne pas pou­voir atteindre un aéro­port de des­ti­na­tion, et les dérou­te­ments en décou­lant, du fait de condi­tions météo­ro­lo­giques défa­vo­rables sont main­te­nant du même ordre que pour les jets.

À l’i­mage de ceux-ci, les tur­bo­pro­pul­seurs modernes sont dotés d’é­qui­pe­ments de navi­ga­tion et d’aide au pilo­tage per­for­mants au delà des besoins régle­men­taires stricts tels que les sys­tèmes d’ap­proche per­met­tant l’at­ter­ris­sage par très faible visi­bi­li­té. Le pas­sa­ger appré­cie­ra sans nul doute la flexi­bi­li­té et la fia­bi­li­té opé­ra­tion­nelle ain­si assu­rées par les tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle génération.

Par­mi les élé­ments les plus signi­fi­ca­tifs, ayant trait à la per­cep­tion directe du confort pen­dant le temps de vol pro­pre­ment dit, ceux qui appa­raissent comme impor­tants à sou­li­gner sont ceux qui pré­ci­sé­ment ont creu­sé l’é­cart entre les avions d’an­cienne et de nou­velle tech­no­lo­gie, les com­mu­ters de nou­velle géné­ra­tion se situant à la pointe de ces évolutions.

Confort et espace

Le déve­lop­pe­ment rapide des réseaux aus­si bien que le niveau de com­pé­ti­tion de plus en plus éle­vé ont conduit les com­pa­gnies les plus impor­tantes, à déve­lop­per les acti­vi­tés et la qua­li­té du trans­port régio­nal, de manière à assu­rer la péné­tra­tion de l’en­semble du mar­ché tout en répon­dant à la demande de la clien­tèle. La réponse à cette néces­si­té est four­nie par la mise à dis­po­si­tion de tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle génération.

Aujourd’­hui les nou­veaux avions à tur­bo­pro­pul­seurs consti­tuent le meilleur lien avec les jets pour le trans­port régio­nal, leur niveau de confort est com­pa­rable en tous points et par­fois même supé­rieur à celui des jets.

L’es­pace inté­rieur dis­po­nible en cabine est géné­reux et agréable au regard. Dans cet espace, les tur­bo­pro­pul­seurs modernes offrent :

• des sièges per­met­tant un repos com­plet des pas­sa­gers pour les étapes les plus longues. Des sièges de nou­velle tech­no­lo­gie et fort bien des­si­nés équipent main­te­nant les com­mu­ters modernes. Ils assurent au pas­sa­ger le meilleur confort pos­sible pen­dant toute la durée du vol ;
• une sec­tion cabine à larges dimen­sions. Ceci per­met d’ins­tal­ler des volumes de sto­ckage de bagages à main impor­tants tout au long de la cabine, avec un cou­loir cen­tral de lar­geur com­pa­rable à celui des jets pour des dépla­ce­ments aisés des pas­sa­gers et du per­son­nel de bord. Les com­mu­ters de nou­velle tech­no­lo­gie offrent dans leur majo­ri­té des sur­faces régu­lières planes, tant au niveau du sol qu’à celui du pla­fond amé­lio­rant ain­si l’as­pect et évi­tant cer­taines dis­con­ti­nui­tés de volumes des boîtes à bagages ;
• une implan­ta­tion gal­ley per­son­na­li­sée per­met­tant la pré­pa­ra­tion et le ser­vice de bois­sons et repas chauds ou froids.

On a vu plus haut que le temps mini­mum pas­sé en escale était un élé­ment de confort per­çu par le pas­sa­ger. Le concept » une porte une fonc­tion » sui­vant lequel sont défi­nis la plu­part des com­mu­ters modernes per­met de réa­li­ser cet objec­tif par char­ge­ment simul­ta­né des soutes à bagages et des galleys.

Confort et bien-être

En termes de tem­pé­ra­ture et de pres­su­ri­sa­tion, les tur­bo­pro­pul­seurs modernes offrent aux pas­sa­gers les meilleures condi­tions de bien-être pen­dant le vol et au sol.

Ceux-ci dis­posent à cet effet d’une ambiance cabine régu­lée en tem­pé­ra­ture et pres­sion rela­tive tout à fait com­pa­rable à celle des jets. Ils peuvent uti­li­ser éga­le­ment des aéra­teurs indi­vi­duels pour adap­ta­tion à leur convenance.

Enfin, afin de per­mettre une totale auto­no­mie en escale, cer­tains tur­bo­pro­pul­seurs de nou­velle géné­ra­tion sont pour­vus d’un sys­tème frein d’hé­lice per­met­tant en toute sécu­ri­té d’u­ti­li­ser l’un des moteurs tour­nant au sol pour pro­duire de l’air condi­tion­né en cabine. C’est le cas par exemple des ATR 42 et 72 et du CN 235. Ce dis­po­si­tif tout en offrant aux pas­sa­gers un confort com­pa­rable à celui d’un « APU » consti­tue un avan­tage éco­no­mique cer­tain pour la com­pa­gnie utilisatrice.

Confort et silence

Le bruit exté­rieur et inté­rieur des com­mu­ters modernes est aujourd’­hui deve­nu une don­née fon­da­men­tale d’un point de vue tech­nique et commercial.

La notion de bruit exté­rieur est essen­tiel­le­ment liée à des exi­gences régle­men­taires dont le niveau de sévé­ri­té s’est accru au cours des deux der­nières décen­nies. Glo­ba­le­ment, on peut dire que l’en­semble des tur­bo­pro­pul­seurs modernes répondent, dans le cadre de leur cer­ti­fi­ca­tion, à l’en­semble des cri­tères de limi­ta­tion de bruit au décol­lage, à l’at­ter­ris­sage et laté­ra­le­ment, ceci avec plus ou moins de marge sui­vant le type d’appareil.

Bien que le bruit exté­rieur n’ait appa­rem­ment peu ou pas de rela­tion avec le confort du pas­sa­ger situé en cabine, il n’est pas sans impor­tance car, tel avion peu bruyant pour­ra être auto­ri­sé à opé­rer sur cer­tains aéro­ports tan­dis que tel autre, moins silen­cieux, ne pour­ra pas béné­fi­cier d’une telle auto­ri­sa­tion. Ceci tient au fait que cer­taines auto­ri­tés locales ou groupes d’in­fluence dans les envi­ron­ne­ments aéro­por­tuaires ont mis en appli­ca­tion des limites allant au- delà des normes géné­ra­le­ment appli­cables. Ceci est par­ti­cu­liè­re­ment le cas en Amé­rique du Nord. On peut aus­si ajou­ter que ces limites du bruit sont sou­vent plus contrai­gnantes pour les opé­ra­tions de nuit.

Dans ce domaine aus­si la défi­ni­tion des com­mu­ters modernes a été gran­de­ment influen­cée par la mau­vaise image lais­sée par les avions d’an­cienne tech­no­lo­gie, aus­si tout un éven­tail de tech­niques spé­ci­fiques a été mis en œuvre dans le but de réduire dans les plus larges pro­por­tions pos­sibles le bruit interne et les vibra­tions per­çus par les passagers.

On devine par là même l’in­té­rêt opé­ra­tion­nel et com­mer­cial asso­cié au meilleur com­pro­mis pos­sible bruit/performance. La com­pa­gnie uti­li­sa­trice amé­lio­re­ra ses résul­tats et le pas­sa­ger trou­ve­ra un attrait sup­plé­men­taire dû à la flexi­bi­li­té opé­ra­tion­nelle que tel type de com­mu­ter repré­sen­te­ra à ses yeux.

Les niveaux de bruit et de vibra­tions à l’in­té­rieur de la cabine inté­ressent direc­te­ment le confort des pas­sa­gers. Ceci est d’au­tant plus vrai que les tur­bo­pro­pul­seurs sont fré­quem­ment uti­li­sés dans le pro­lon­ge­ment de lignes des­ser­vies par des jets, et que les pas­sa­gers admet­traient dif­fi­ci­le­ment de voya­ger dans une cabine plus bruyante que celle qu’ils viennent de quitter.

Par­mi ces techniques :

• l’u­ti­li­sa­tion de l’in­for­ma­tique pour l’a­na­lyse des modes vibratoires,
• la syn­chro­ni­sa­tion de la rota­tion des hélices,
• l’emploi de sup­ports souples pour la fixa­tion d’é­qui­pe­ments et amé­na­ge­ments divers en cabine,
• la véri­fi­ca­tion pré­cise de l’é­qui­li­brage des hélices installées,
• le fil­trage des vibra­tions induites par les moteurs,
• l’u­ti­li­sa­tion d’ab­sor­beurs dyna­miques de vibra­tions sur la structure,
• l’i­so­la­tion pho­nique de cer­tains systèmes.

Tous ces efforts ont por­té leurs fruits puis­qu’il est éta­bli que le niveau moyen de bruit inté­rieur des tur­bo­pro­pul­seurs modernes est infé­rieur à celui des jets.

Ce qui pré­cède indique clai­re­ment la ten­dance du mar­ché qui de nos jours pousse à rendre iden­tiques les niveaux de confort des avions com­mu­ters de petite capa­ci­té et des jets de plus grande capacité.

Le tur­bo­pro­pul­seur de nou­velle tech­no­lo­gie est là pour démon­trer que ceci est pos­sible et déjà réalisé.

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