NORMES DE CERTIFICATIONS

DISTANCES ET VITESSES ASSOCIÉES AU DÉCOLLAGE GROS AVIONS



- Paramètres influents sur les performances au décollage

- Distance de décollage

- Trajectoire d'envol avec panne moteur

- Longueur de piste


Rappel Gros avions CS-25 et Far 25

Cette réglementation est applicable aux Gros avions (Large airplane).
On entend par «Gros avion», un avion de plus de 5670 kg certifié de poids maximal au décollage. La catégorie «Gros Avion» n'inclut pas la catégorie de l'avion de transport régional (commuter).

La trajectoire de décollage

La trajectoire de décollage s'étend depuis le départ arrêté jusqu'à un point du décollage auquel l'avion se trouve à 1500ft au-dessus de la surface de décollage, ou jusqu'au point auquel le passage de la configuration « décollage » à la configuration « en route » est terminé et une vitesse VFTO est atteinte.
Elle se décompose en deux phases:
    - Le décollage, lui-même composé d'une phase de roulage au sol et d'une phase aérienne.
    - La trajectoire d'envol composée de plusieurs segments

Dec Dist sans panne

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Paramètres influents sur les performances au décollage

- Température : Un accroissement de la température diminue la masse volumique de l’’air ambiant et les performances de la motorisation.
- Altitude pression : Un accroissement de l’’altitude pression diminue la masse volumique de l’’air ambiant et les performances de la motorisation. Il en résulte un accroissement de la distance de décollage et une diminution de la pente de montée.
- Vent : Le vent de face entraîne une diminution de la distance de décollage.
- Braquage des volets : Une diminution du braquage entraîne une augmentation de la vitesse de décrochage Vs donc une augmentation de la distance de décollage. Par contre le coefficient de traînée Cx diminuera et les pentes de montée seront améliorées.
La réglementation exige que la trajectoire de décollage soit déterminée pour le vol dans des conditions givrantes, la partie en vol de la trajectoire de décollage doit se baser sur la traînée de l’avion générée :
avec l’accumulation de glace le long de la trajectoire de vol au décollage définie entre une hauteur de 35ft au-dessus de la surface de décollage et le point où l’avion se trouve à 400ft au-dessus de la surface de décollage; et avec l’accumulation de glace le long de la trajectoire finale de vol au décollage entre le point où l’avion se trouve à 400ft au-dessus de la surface de décollage et la fin de la trajectoire de décollage.
La trajectoire de décollage doit être déterminée par une démonstration de décollage continu ou par une synthèse à partir des segments.Dans ce cas les segments doivent être clairement définis et doivent être liés à des changements distincts de la vitesse, de la configuration des hypersustentateurs, de la puissance ou de la poussée.


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Distance de décollage

C’’est la trajectoire ayant pour origine le lâcher des freins (ou mise en puissance) et le passage des 35ft . Elle se décompose en une phase de roulage au sol et une phase aérienne.
Le roulage commence en début de piste jusqu’à ce que l’avion atteigne la vitesse de décollage VLOF où il quitte totalement la piste.
La phase aérienne est comprise entre VLOF et le passage de la hauteur de sécurité de 35ft ou 15ft en cas de panne moteur sur piste mouillée.
La distance de décollage est déterminée de 2 façons:
    - Sans panne moteur
    - Avec panne du moteur
Pour les mêmes conditions (metéo, poids etc...) la valeur retenue sera la plus grande des deux.

Décollage sans panne moteur (AEO All Engine Operating)

Dec Dist sans panne

Le décollage sans panne moteur est heureusement le cas le plus fréquent. L’avion est au point d’arrêt en début de piste en configuration becs/volets de décollage. Mise en puissance et accélération, lorsque la vitesse de rotation VR est atteinte, le pilote tire progressivement sur le manche pour afficher l'assiette de montée. Cette rotation se fait à vitesse de tangage quasi-constante. L'avion continue à accélérer pour atteindre la vitesse de décollage   VLOF et quitter totalement le sol.
A cet instant commence la phase aérienne jusqu’au passage de la hauteur de sécurité de 35ft.
Dès que le variomètre est positif le pilote commande la rentrée du train d'atterrissage.
L’avion doit atteindre la vitesse de sécurité au décollage V2 avant le passage des 35ft .

Décollage avec panne moteur (OEI One Engine Inoperative)

On considère que la panne survient au moment le plus critique, c’est-à-dire au moment où la distance nécessaire pour immobiliser l'avion est égale à la longueur de piste restante.

Dec Dist avec panne

L’avion est au point d’arrêt en début de piste, mise en puissance et accélération avec tous les moteurs en fonctionnement, jusqu'à une vitesse VEF (Engine failure) où l’un des moteurs tombe en panne mais l'avion continue à accélérer avec un moteur en panne. L'équipage s'aperçoit de la panne mais la vitesse de décision V1 étant atteinte le pilote décide de continuer le décollage. L'accélération continue et la vitesse de rotation VR étant atteinte, le pilote tire progressivement sur le manche pour afficher l'assiette de montée. L'avion continue à accélérer pour atteindre la vitesse de décollage VLOF et quitter totalement le sol.
La phase aérienne commence avec un moteur en panne. Dès que le variomètre est positif le pilote commande la rentrée du train d'atterrissage. Comme pour le décollage sans panne moteur, l’avion doit atteindre la vitesse de sécurité au décollage V2 avant le passage des 35ft .
Sauf pour la rentrée du train et la mise en drapeau de l'hélice si celle-ci se fait automatiquement MDA , la configuration de l'avion ne peut pas être changée, et aucun changement de puissance ou de poussée qui nécessite une action du pilote peut être faite avant que l’avion n’ait atteint la hauteur de 400ft au-dessus de la surface de décollage.
La perte d'un moteur entrainant une diminution de poussée et une augmentation de traînée de frottement
(moteur tournant en moulinet) la pente de montée sera plus faible.

Décollage interrompu avec panne moteur (RTO Rejected Take-Off)

Le décollage interrompu ou accélération-arrêt, se passe uniquement au sol pendant la phase de roulage.

Dec roulement  avec panne

Comme pour un décollage normal, l’avion est au point d’arrêt en début de piste. Mise en puissance et accélération avec tous les moteurs en fonctionnement, jusqu'à une vitesse VEF (Engine failure) où l’un des moteurs tombe en panne mais l'avion continue à accélérer avec un moteur en panne, jusqu’à ce que l'équipage s'aperçoive de la panne et décide d'interrompre le décollage à V1 .
Les actions du pilote pour arrêter l'avion sont la réduction de poussée, le freinage et la sortie des spoilers et/ou aérofreins. Les reverses qui sont utilisées opérationnellement, ne sont prises en compte pour la certification que pour une accélération-arrêt sur piste mouillée.
La distance d'accélération-arrêt sera la somme de la distance parcourue du début de piste jusqu'à VEF puis la distance parcourue de VEF jusqu'à la décision V1 , plus la distance parcourue jusqu'à l'arrêt complet de l'avion.

Décollage interrompu sans panne moteur

Un décollage peut être interrompu pour une raison autre qu’une panne moteur. La décision d’interrompre le décollage au lieu de le continuer doit être prise au plus tard à la vitesse de décision V1 . La procédure pour arrêter l'avion est la même qu'avec une panne moteur.


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Trajectoire d'envol avec panne moteur

La trajectoire d'envol commence au passage des 35ft au-dessus de la surface de décollage et finit à 1500ft au-dessus de la surface de décollage .
On considère que le moteur critique est en panne et les moteurs restants sont à la puissance de décollage ou de poussée disponible. La réglementation impose des pentes de montée minimale selon les différentes phases de la trajectoire d'envol. Ces pentes exprimées en % sont des pentes air.

Trajectoire d'envol

Note 1 La pente de montée minimale entre VLOF et la rentrée totale du train devra être:
    - positive pour les bimoteurs
    - 0,3% pour les trimoteurs
    - 0,5% pour les quadrimoteurs
avec:
- le moteur critique en panne
- pour avion à hélices, l'hélice dans la position qu'elle prend rapidement et automatiquement
- le ou les moteurs restant à la puissance de décollage
- le train d'atterrissage sorti, et toutes les portes du train d'atterrissage ouvertes
- les volets de courbure en position de décollage
- une vitesse de montée égale à V2 .
Note 2 La pente de montée minimale stabilisée après la rentrée totale du train et le passage des 400ft devra être:
    - 2,4% pour les bimoteurs
    - 2,7% pour les trimoteurs
    - 3% pour les quadrimoteurs
avec:
    - le moteur critique en panne
   - pour avion à hélices, l'hélice dans la position qu'elle prend rapidement et automatiquement
    - le ou les moteurs restant à la puissance de décollage
    - le train d'atterrissage rentré
    - les volets de courbure en position de décollage
    - une vitesse de montée égale à V2 .
Note 3 La pente de montée minimale stabilisée avec les volets rentrés au passage des 1500ft devra être:
   - 1,2% pour les bimoteurs
   - 1,5% pour les trimoteurs
   - 1,7 pour les quadrimoteurs
avec:
    - le moteur critique en panne
   - pour avion à hélices, l'hélice en position traînée minimale (drapeau)
    - le ou les moteurs restant à la puissance maximale continue ( MC )
    - le train d'atterrissage rentré
    - les volets de courbure rentrés
    - une vitesse de montée à VFTO .


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Longueur de piste

Les performances d'un avion au décollage dépendent de son poids, de la température extérieure et de l'altitude de l'aéroport sur lequel il se trouve. Donc en fonction de ces paramètres variables, un avion sera certifié pour décoller avec une longueur de piste nécessaire.
Trois cas sont possible :
    - La longueur de piste est égale à la distance de décollage
    - La longueur de piste est inférieure à la distance de décollage
    - La longueur de piste est supérieure à la distance de décollage

La longueur de piste est égale à la distance de décollage

La réglementation CS 25 et Far 25 définit une longueur de piste nécessaire pour un décollage (avec et sans panne) ou pour un décollage interrompu, sur piste sèche et sur piste mouillée, en prenant des marges de sécurité par rapport aux distances de décollage.

La longueur de piste sèche est égale à la distance de décollage

La longueur de la piste sèche au décollage devra être la plus grande des deux valeurs suivantes:
- Distance horizontale le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au point où l'avion a atteint 35ft au-dessus de la surface de décollage, avec panne moteur.
- Distance horizontale le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au point où l'avion a atteint 35ft au-dessus de la surface de décollage, multipliée par 115% , avec tous les moteurs en fonctionnement.

Distance piste seche

La longueur de piste mouillée est égale à la distance de décollage

La longueur de la piste mouillée au décollage devra être la plus grande des deux valeurs suivantes:
- Distance nécessaire de décollage sur piste sèche déterminée comme ci-dessus.
- Distance horizontale le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au point où l'avion passe à 15ft (au lieu de 35ft) au-dessus de la surface de décollage avec une panne moteur et atteindre V2 avant le passage des 35ft

Distance piste mouillee

La longueur de piste est inférieure à la la distance de décollage

Un avion est autorisé à décoller sur des pistes moins longues que la longueur de piste nécessaire à condition qu’un prolongement dégagé en bout de piste, (Voir Les différentes pistes) soit suffisamment grand pour que l'ensemble (prolongement dégagé + longueur de piste) soit au moins égal à la longueur de piste nécessaire de l’avion selon les paramètres actualisés.
Il faut également que la longueur de piste (sans tenir compte du prolongement dégagé) soit au moins aussi grande que la distance entre le point de départ du décollage et le point équidistant entre l’endroit où l’avion atteint VLOF et l’endroit où l’avion passe la hauteur de sécurité hauteur de sécurité = hs .  

La longueur de piste sèche est inférieure à la distance de décollage

La longueur de la piste sèche devra être la plus grande des deux valeurs:
- Distance parcourue le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au milieu du segment entre le moment où VLOF est atteint et le passage des 35ft au-dessus de la surface de décollage, avec un moteur en panne.
- Distance parcourue le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au milieu du segment entre le moment où VLOF est atteint et le passage des 35ft au-dessus de la surface de décollage multipliée par 1.15 avec tous les moteurs en fonctionnement.

Distance piste séche inferieure

Note : Sur piste sèche, la longueur de piste au décollage d’un bimoteur avec panne moteur est plus grande que la longueur de piste d’un décollage sans panne moteur multipliée par 1.15 .
Pour les quadrimoteurs, ces longueurs sont pratiquement équivalentes.

La longueur sur piste mouillée est inférieure à la distance de décollage

La longueur de la piste mouillée devra être la plus grande des deux valeurs:
- Distance parcourue le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au point où l'avion passe à 15ft au-dessus de la surface de décollage avec une panne moteur et atteindre V2 avant le passage des 35ft
- Distance parcourue le long de la trajectoire de décollage à partir du début du décollage jusqu'au milieu du segment entre le moment où VLOF est atteint et le passage des 35ft au-dessus de la surface de décollage multipliée par 1.15 avec tous les moteurs en fonctionnement.

Distance piste séche inferieure

La longueur de piste est supérieure à la distance de décollage

Exemple : un Airbus 320 décolle sur une piste de 3000 mètres de longueur. Suivant les paramètres pour le décollage (poids, température, altitude de l'aéroport etc...) la distance de piste nécessaire pour le décollage est de 2000 mètres.
Dans ce cas la piste étant non limitative, l'équipage augmentera la valeur de V1 . Et V1 pourra même être égale à VR .

Longueur de piste pour une accélération-arrêt (RTO Rejected Take-Off)

La distance de décollage interrompu sur piste séche est déterminée de 2 façons:
- Avec panne moteur
- Sans panne moteur
Avec panne moteur : Le décollage interrompu consiste à accélérer l’avion avec tous les moteurs en fonctionnement, le moteur critique tombe en panne à VEF et le pilote effectue la première action pour interrompre le décollage à V1 et freiner l'avion jusqu'à l'arrêt complet de l'appareil.
Sans panne moteur : L'avion accélère avec tous les moteurs en fonctionnement, le pilote effectue la première action pour interrompre le décollage à V1 , et freiner l'avion jusqu'à l'arrêt complet avec tous les moteurs encore en fonctionnement.

Longueur de piste nécessaire sur une piste séche (RTO)

Lors d'une accélération-arrêt la réglementation prévoit une marge de sécurité supplémentaire, correspondant à la distance que parcourrait l’avion durant 2 sec à la vitesse V1 . Par conséquent, avec la vitesse de décision V1 exprimée en m/s, cette marge de sécurité supplémentaire sera égale à 2 secondes à la vitesse V1 .
La distance accélération-arrêt est la somme des distances suivantes:
- distance pour accélérer l'avion à partir du départ arrêté en bout de piste jusqu'à VEF tous moteurs en fonctionnement
- distance pour accélérer l'avion de VEF à V1 en supposant que le moteur critique tombe en panne à VEF
- distance parcourue en 2 sec à la vitesse de V1
- distance pour freiner l'avion de V1 plus 2 sec jusqu'à l'arrêt complet de l'appareil.


Distance piste arret

Longueur de piste nécessaire sur une piste mouillée (RTO)

La longueur de piste nécessaire pour un décollage interrompu sur piste mouillée est définie comme le maximum entre la longueur de piste nécessaire sur piste sèche et la distance de décollage interrompu calculée sur piste mouillée lors des essais pour l'obtention du certificat de navigabilité.

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