Quelle est la température à l’extérieur d’un avion ?

Les différentes températures

Dans un cockpit, les instruments peuvent afficher différentes températures :

  • SAT ou OAT : Static Air Temperature / Outside Air Temperature. C’est la température réelle à l’extérieur de l’avion. La mesure de cette température ne doit pas être influencée par l’écoulement de l’air. C’est de cette température qu’on parlera le plus souvent.
  • TAT : Total Air Temperature. Cette température est mesurée à l’aide d’une sonde exposée au flux d’air. Cette température est notamment utilisée pour calculer la vitesse vraie de l’avion (TAS pour True Air Speed). La sonde mesurant la TAT étant soumise au frottement de l’air dans lequel elle se déplace, elle indiquera alors une température supérieure à la SAT. On peut aussi calculer la TAT à partir de la SAT et la vitesse en nombre de mach, à l’aide d’un calcul suivant :
    TAT = SAT (1 + 0.2 mach²)

Quelle température en vol ?

L’atmosphère standard

Avant de commencer, abordons la notion d’atmosphère standard. C’est une référence qui est utilisée pour étalonner les instruments, mais sert également dans différents calculs. Cette norme prévoit, en zone tempérée, une température de référence de +15°C au niveau de la mer, et une diminution de 6.5°C tous les 1000 mètres (3300 pieds) jusqu’à la tropopause (référence fixée à 11 km).

D’après ce standard, la température à 10 km d’altitude serait de -50°C. Pour un avion volant à 12 km de haut (39.000 pieds), on obtient -63°C. On peut alors se permettre de dire qu’en altitude de croisière, la température à l’extérieur d’un avion de ligne en vol se situe en moyenne entre -50°C  et -65°.

Si ces valeurs standard ne correspondent pas forcément à la réalité au niveau du sol, elles collent déjà mieux aux conditions en altitude. Lors de mon dernier vol, l’affichage multimédia indiquait -70° à 12.5 km, au-dessus de l’Atlantique.

Affichage des températures dans un avion

Si l’on devait calculer la température à cette altitude en utilisant la formule de l’atmosphère standard, on obtiendrait alors (15 – (12.5 x 6.5)) = -66.3°C , ce qui est très proche des conditions réelles observées ce jour-là avec -70°C.

Deux éléments jouent principalement sur la température

  • Les conditions atmosphériques ;
  • La zone : en effet, la tropopause varie de 8 km d’altitude aux pôles et peut grimper de 15 à 20 km au niveau des régions intertropicales. A partir de la tropopause, la température ne change pas dans une couche d’environ 10 km au-dessus.

Pour rappel, la tropopause est la limite de transition entre la troposphère et la stratosphère.

Différentes couches de l'atmosphère

L’impact de la température

Les performances

Plus il fait chaud, moins les avions jouiront de leurs performances aérodynamiques. En effet, avec la chaleur, la densité de l’air s’en trouve diminuée, réduisant la capacité des avions à s’élever rapidement dans les airs et impactant l’efficacité des moteurs. Cela explique pourquoi, dans les pays du golfe et d’Afrique par exemple, les pistes sont en moyenne plus longues que celles des régions plus tempérées.

Aéroport de Dubai
Les pistes de l’aéroport de Dubaï mesurent 4 et 4.5 km de long

On se souvient de l’été 2017, où les températures ont atteint des sommets avec près de 50° à l’aéroport de Phoenix, en Arizona. De nombreux vols ont ainsi été annulés. Les appareils les plus touchés étant les Bombardier CRJ, certifiés pour opérer à une température maximale de 48°C, contre 52 et 53° pour les Boeing et Airbus.

Par temps froid

Si un temps plus frais est plus propice aux performances des avions, le froid n’est pas toujours l’ami des pilotes. En effet, à haute dose, il favorise la formation de givre sur la carlingue, en particulier quand il neige ou qu’il pleut.

Il y a d’abord les sondes pitot, qui permettent de calculer la vitesse de l’avion pendant le vol. Si du givre se forme à l’intérieur, elles peuvent alors se boucher et priver les pilotes de toute information de vitesse. En plein vol, c’est une situation extrêmement grave, et si cela arrive de nuit, les chances de survie sont quasi nulles.

Sondes pitot d'un avion de ligne
Sondes pitot d’un Boeing 737

Quand le givre s’accumule sur les ailes, il alourdit l’avion. Le profil aérodynamique des ailes étant aussi modifié, il y a des risques pour qu’un avion ne puisse pas prendre de l’altitude lors du décollage, voire même décroche en plein vol si le givre se forme pendant le vol.

Pour lutter contre ce phénomène de givrage des ailes au départ, on pratique ce que l’on appelle un dégivrage avant que l’avion ne décolle. Ce dégivrage peut être fait en propulsant à haute vitesse du liquide dégivrant, ou bien de l’anti-givrage, un produit empêchant la formation de givre.

Avion en plein dégivrage
Avion en plein dégivrage

En vol, on utilise d’autres systèmes. Il y a d’abord le réchauffage électrique des sondes pitot pour empêcher la formation de glace. Pour les surfaces portantes, on peut utiliser un réchauffage thermique fourni par la chaleur des moteurs, un réchauffage électrique, ou alors des systèmes pneumatiques. Les systèmes pneumatiques sont composés de boudins gonflants, destinés à briser la glace sur les surfaces portantes.

dégivrage
Dégivrage pneumatique

Comme on le voit sur cette séquence, le gonflage du système vient briser la glace qui s’est déposée sur le bord d’attaque de l’aile.

Le givrage est terrible et a été à l’origine de nombreux accidents. Il n’est bien entendu pas lié uniquement au froid. La neige et la pluie sont quelques facteurs aggravants quand la température est déjà basse. Enfin, les nuages étant par nature des zones humides, le risque de givrer dans un nuage est plus prononcé.

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