Turbulence
La turbulence est un phénomène dangereux car elle peut engendrer des mouvements brutaux de l'air qui peuvent perturber le vol. La turbulence aéronautique concerne toute variation de la direction et de la vitesse du vent qui engendre des accélérations verticales ou horizontales pouvant modifier les paramètres de vol. De nombreux accidents corporels sont dus à la turbulence.
On définit la turbulence par l'écart-type* de la vitesse de l'air en un point donné. En présence d'un courant-jet* de faible altitude, nous avons la formule suivante :
u est la vitesse horizontale moyenne de l'air
Considérons que nous avons u=9,4 m.s^-1, alors σ = (1/20)*9,4= 0,47 m.s^-1
Nous avons une turbulence de 0,47 m.s^-1.
Nous pouvons donc en déduire que la turbulence est légère.
Ainsi on peut aussi calculer l'énergie cinétique de la turbulence
(Turbulent Kinetic Energy ou TKE).
Pour une turbulence de 0,47 m.s^-1 on a : TKE=1/2(0,47)=0,11 m².s^-2. Ainsi cela va permettre au pilote de connaître la trajectoire de l'avion, où il se positionne, il peut aussi en déduire l'heure d'arrivée et le carburant qu'il va utiliser.
Nous pouvons retrouver la turbulence de frottement qui se manifeste dans les basses couches. C'est une interaction entre la surface terrestre et le vent
à une certaine limite (150ft).
Puis nous avons la turbulence d'origine convective (thermique) qui se manifeste aussi bien dans le nuage qu'en dessous, au-dessus et aux alentours. Les cumulonimbus étant souvent instables, cette instabilité va créer des mouvements verticaux organisés. Ces courants ascendants et descendants déclenchent un mouvement de cisaillement* entre les deux courants qui entraîne une zone de turbulence sévère.
Lorsque les turbulences sont dites :
-Légères
Le signe « ceintures de sécurité » est allumé. Globalement, il n'y a rien à remarquer.
-Modérées
Les objets bougent, les passagers ont des difficultés pour marcher et ils sentent une certaine force contre leur ceinture. L'avion reste sous contrôle.
-Sévères
Les passagers sont poussés brusquement vers leur ceinture. Les objets sont projetés. L'avion est difficilement maniable, il peut-être incontrôlable pour des périodes minimes.
-Extrêmes
L'avion est incontrôlable. Des pertes structurels sont très envisageables et elles peuvent provoquer une rupture de l'avion.
Violence de la turbulence en fonction de la vitesse de l'avion
L’accélération subie par l’avion est définie par la formule suivante :
où w est la vitesse verticale d'un courant ascendant, u est la vitesse de l'avion et d est la distance moyenne entre le mouvement ascendant et la descendant.
Imaginons que nous ayons un mouvement ascendant thermique
avec w=5 m.s, u=125m.s et d=100m.
On a a=(2*5*125)/100=12,5m.s²
Donc 10m.s²(accélération de la pesanteur)<12,5m.s²
Comme l'accélération de l'avion est plus importante que celle de la pesanteur, cette turbulence est considérée comme sévère par le passager ou le pilote de l'avion.
Finalement, un avion de ligne ou un ATR* peut encaisser un mouvement ascendant de vitesse verticale 2,5m.s^-1 et un mouvement descendant de vitesse verticale 1,5m.s^-1. Pour limiter les turbulences, les pilotes ralentiront
avant d'entrer dans les zones de turbulence.