Les aérofreins ou speed brakes (en anglais) sont des surfaces mobiles actionnées par l'énergie hydraulique (sauf pour les planeurs et avions légers) qui servent à augmenter la traînée.
Ils sont utilisés :
- pour diminuer la vitesse
- pour augmenter le taux de descente sans augmenter la vitesse
- ils peuvent également servir à stabiliser l'aérodyne dans les phases d'approche et d'atterrissage.
Les aérofreins placés sur le fuselage n'ont pas d'influence sur la portance. Certains avions de chasse utilisent ce type d'aérofreins comme l'Eurofighter Typhoon, le F-15 ou le McDonnel-Douglas F-15 Eagle.
Principe de fonctionnement : Un vérin hydraulique braque vers le haut une partie du dessus du fuselage.
Exemple: McDonnel-Douglas F-15 Eagle
Ci-dessous, l'Eurofighter Typhoon au meeting de Farnborough en juillet 2008.
Ce type d'aérofreins est aussi utilisé par certains avions de chasse comme l'Etendard IVM ou Super-Etendard.
Ci-dessous, l'un des quatre panneaux d'aérofreins déployés autour de la tuyère du Mig 23.
Ils sont utilisés par certains avions de transport comme le BAe 146 ou les Fokker 28, 70, 100.
Exemple : Fokker 28-4000
Ci-dessous le BAE 146
Ce type d'aérofreins était utilisé par la SE-210 Caravelle et la SN-600 Corvette.
Exemple : SE 210 Caravelle
Détail
Les aérofreins extrados sont surélevés pour éviter de perturber la couche limite et de modifier la portance.
Ils sont souvent percés de trous pour augmenter la surface de frottement avec l'air afin d'augmenter la traînée. Un vérin hydraulique ouvre l'aérofrein intrados, qui, par l'intermédiaire d'une biellette de liaison, va ouvrir l'aérofrein extrados.
Ci-dessous, photographie informatique du système tourbillonnaire créé par la sortie des aérofreins style SE210 Caravelle.
Ci-dessous les aérofreins du Transall C-160 ayant une autre cinématique.
Il est bien évident que sur un planeur,le braquage des aérofreins ne peut se faire ni par un vérin hydraulique, ni par un vérin électrique. Il se fait simplement par une association de câbles et de tringleries. Voir Chapitre Planeur - Les aérofreins
Les aérofreins montés sur le fuselage ont une influence uniquement sur la traînée. Lorsque les aérofreins sortent, le Cx augmente, le Cz reste constant et la finesse diminue. Le Cz max étant constant, la vitesse de décrochage restera constante à la sortie des aérofreins.
Les spoilers sont des surfaces mobiles d'extrados dont le braquage provoque, sur l'aile concernée, un accroissement de traînée et une diminution de portance. Pour ne pas perturber l'écoulement aérodynamique sur l'aileron, les spoilers sont toujours décalés par rapport aux ailerons.
L'Airbus 319 servira de base pour les explications suivantes.
Sur cet appareil, cinq panneaux mobiles numérotés de 1 à 5 composent les spoilers.
Chaque panneau est commandé par un vérin hydraulique. Ce vérin hydraulique étant lui-même commandé par une servo-valve qui reçoit des ordres électriques provenant du boitier de commande.
En vol : Utilisés symétriquement sur les deux ailes par une manette ils font fonction d'aérofreins (augmentation de la pente de descente et réduction des distances de roulement à l'atterrissage).
Commandés différentiellement (c'est-à-dire déployés sur une aile et pas sur l'autre, ils jouent le rôle d'aide aux ailerons pour les mises en virage de l'avion, ce qui améliore la maniabilité de l'appareil.
Dessin ci-dessous, en virage, les spoilers extérieurs de l'aile descendante sont partiellement sortis pour créer une traînée, tandis que les spoilers de l'aile ascendante restent rétractés. Cela contribue à contrer le lacet défavorable et à améliorer le taux de roulement.
Au sol : à l'atterrissage, après le toucher des roues, braqués symétriquement, ils jouent le rôle d'aérofreins et de destructeurs de portance. À vitesse élevée, l'avion est ainsi plaqué au sol ce qui augmente l'efficacité du freinage.
En approche, lors de la check-list, le pilote "arme" les spoilers, à l'atterrissage, ceux-ci sortiront automatiquement si :
- les manettes de puissance sont en position ralenti,
- les amortisseurs gauche et droit du train principal sont comprimés,
- la vitesse des roues du train principal est supérieure à 85 kt,
Dans le cas où les spoilers n'ont pas été armés, ceux-ci sortiront dès qu'une ou plusieurs reverses seront passées et si les conditions ci-dessus sont remplies.
Sur certains avions, lorsque les spoilers sont complètement sortis après l'atterrissage, le Cz de l'aile devient négatif.
Note : Lors d'une remise de gaz pour une raison quelconque, les spoilers rentreront automatiquement sans aucune intervention du pilote.
Lorsque les spoilers sortent, le Cz diminue, le Cx augmente et la finesse diminue. Le Cz max diminuant, la vitesse de décrochage augmentera à la sortie des spoilers.
Le but du parachute est de diminuer la vitesse de l'avion à l'atterrissage ou pendant une accélération arrêt. Sur la Caravelle, il était utilisé principalement sur piste mouillée ou verglacée comme un moyen supplémentaire de freinage.
Placé généralement dans le cône de queue, il est sorti par le pilote grâce à un système d'éjection.
Actuellement, seuls quelques avions de chasse utilisent encore un parachute.