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Turbulence de Sillage

Cet article va traiter d’un phénomène particulièrement dangereux en aéronautique et trop rapidement survolé dans les manuels de pilote privé : la turbulence de sillage (wake turbulence en anglais).

Tout comme les bateaux laissent un sillage derrière eux dans la mer, les avions créent un sillage qui perturbe l’écoulement de l’air derrière eux. Ces turbulences sont d’autant plus importantes que l’avion est imposant, et d’autant plus dangereux l’avion suivant que celui ci est petit. Encore une fois, la situation est tout à fait comparable à celle des bateaux qui parait plus évidente car on visualise immédiatement le sillage à la surface de l’eau.

Tourbillons marginaux

Aussi appelé « Tourbillon de Prandtl », ou « wingtip vortex » en anglais, le phénomène des tourbillons marginaux (wingtip vortex en anglais) est la plus importante et la plus dangereuse source de turbulence de sillage.

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Rarement visibles à l’œil nu, ces tourbillons n’en sont pas moins dangereux. Ils s’écoulent derrière l’avion, sur une pente descendante. Un avion léger « pris » dans le sillage d’un avion lourd peut être littéralement retourné par la violence de ce tourbillon. Un témoignage célèbre : celui de Jean Pierre Otelli, célèbre conteur d’histoires aéronautiques. Alors qu’il officiait dans la patrouille de voltige marocaine « La Marche Verte », son avion de voltige, pourtant extrêmement manœuvrant, s’est brutalement retrouvé en vol dos, retourné par le sillage d’un avion de ligne, sans qu’il ne puisse rien faire pour contrer le mouvement. Pas de conséquence grave dans son cas, mais des histoires plus tragiques existent.

Formation des tourbillons marginaux

La formation du tourbillon marginal est directement lié à la portance de l’aile. Plus une aile porte, plus elle crée du tourbillon marginal. Lors de sa course au décollage, tant que les roues touchent le sol, un avion de ligne ne produit pas ou très peu de tourbillon marginal. Il en est de même à l’atterrissage après le toucher des roues.

La portance est rendue possible par la présence d’une forte dépression sur l’extrados de l’aile, et d’une surpression sous l’intrados de l’aile. L’air en pression sous l’aile a tendance à rejoindre le dessus de l’aile où la pression est moindre. L’air en pression sous l’aile s’écoule depuis l’emplanture vers le saumon d’aile. Arrivé au saumon, l’air n’a plus de guide, de support physique le long duquel il peut s’écouler. C’est alors qu’il s’enroule sur lui même pour former ce tourbillon marginal.

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Facteurs influant sur le tourbillon marginal

Une règle simple à retenir, bien connue des pilotes ayant étudier la théorie du pilote de ligne : le tourbillon marginal est d’autant plus important que l’avion est

  • Lourd
  • Lent
  • Lisse

En tant que pilote d’avion léger, vous devez donc être particulièrement vigilent lorsque vous décollez derrière un avion de ligne. Au décollage, l’avion de ligne est lourd, lent, et utilise moins de volets qu’à l’atterrissage.

Déplacement du tourbillon marginal

Le vent, s’il souffle de façon significative, repousse les tourbillons marginaux. En décollant par fort vent de travers, les tourbillons marginaux vont donc se décaler sous le vent.

En outre, un vent significatif car permettre à ces tourbillons de se dissiper plus rapidement.

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Il est également intéressant de savoir que le sillage causé par les tourbillons marginaux descend derrière l’avion.

Se protéger du tourbillon marginal

Pour rappel, les tourbillons s’arrêtent quasi instantanément au toucher des roues. Et comme indiqué précédemment, le sillage descend derrière l’avion. En suivant un avion de ligne à une altitude légèrement plus haute, vous vous préservez donc de son sillage.

Il est donc recommandé, en cas d’arrivée derrière un avion beaucoup plus lourd que le votre, d’adopter une pente d’approche plus forte et de viser un point d’aboutissement plus loin que le point de toucher de l’appareil précédent.

La meilleure des parades contre la turbulence de sillage, c’est d’attendre qu’elle se soit dissipée. Au départ comme à l’arrivée, les contrôleurs aériens vont respecter des temps d’espacement entre les avions en fonction de leur masse. Qu’il y ait un contrôle aérien ou pas, il est toutefois de votre devoir de tenir compte de l’avion précédent et du temps nécessaire à l’espacement.

Entre un avion de ligne et un avion léger d’aéroclub, vous devrez attendre trois minutes. Si l’avion précédent présente une masse plus modeste (avion d’affaire par exemple), deux minutes suffiront. Lorsqu’un avion lourd décolle devant vous, lancez un chrono et assurez vous de laisser ce temps minimum de 2 à 3 minutes pour la dissipation de la turbulence de sillage. En cas de vent important, ce délai peut être réduit.

Souffle hélicoïdal

L’écoulement d’une hélice n’a rien de laminaire. On le visualise facilement derrière une hélice de bateau :

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Exactement de la même façon, l’hélice d’un avion produit un écoulement tournoyant, appelé « souffle hélicoïdal ». Les effets de ce souffle dans le sillage d’un avion sont bien connus des pilotes de planeurs qui, accroché derrière leur avion remorqueur, sont les mieux placés pour le subir.  Si vous observez les décollages de planeurs, vous constaterez que ceux ci volent toujours légèrement plus haut que l’avion remorqueur. L’explication est simple : le souffle hélicoïdal, tout comme les tourbillons marginaux, descend sous la trajectoire de l’avion. La meilleure solution de les éviter est donc de voler plus haut que l’avion suivi.

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Le souffle hélicoïdal produit des turbulences proportionnelles à la puissance de l’appareil et au diamètre de son hélice. Un avion léger vous précédant de près ne retournera pas votre avion mais produira tout de même des turbulences significatives. Toutefois, ce souffle est très rapidement dissipé et en dehors d’un vol en formation, il y a peu de chances que vous le rencontriez.