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Un aéronef est un engin qui, pour évoluer dans l'atmosphère, l'utilise pour sasustentation. Les principaux aéronefs sont l'avion et l'hélicoptère. Les forces armées utilisent aussi des missiles et des drones dont certains sont assimilables à des aéronefs sans pilote humain à bord, en particulier lesmissiles de croisière et lesdrones d'observation.
Lecerf-volant et leparachute ne sont pas des aéronefs. Toutefois, ce dernier est très lié à l'aéronautique par son utilisation comme moyen de sauvetage et son évolution qui en a fait un engin pilotable.
Les activités aériennes sont réglementées sous l'égide d'institutions le plus souvent étatiques, à l'échelle mondiale, comme l'IATA pour les compagnies aériennes, à l'échelle régionale, commeEurocontrol pour lagestion du trafic aérien dans la zone européenne, ou à l'échelle nationale, comme laDGAC pour l'aviation civile en France. Ces institutions organisent ou réglementent la formation dans les métiers de l'aéronautique, en particulier lorsque la sécurité des vols est affectée : c'est le cas pour lespilotes et lepersonnel navigant commercial, mais aussi pour lepersonnel chargé de la maintenance et lescontrôleurs aérien. Ces formations sont assurées par des écoles spécialisées.
L'astronautique est le domaine des évolutions et de la navigation en dehors de l'atmosphère terrestre, éventuellement vers d'autresastres. Les engins utilisés traversent l'atmosphère mais doivent leursustentation, et souvent leur pilotage, à unpropulseur anaérobie.
L'aéronautique est le domaine desévolutions et de lanavigation au sein de l'atmosphère terrestre et utilisant cette atmosphère pour sustenter un engin. Le plus souvent, mais pas obligatoirement, ces engins utilisent l'atmosphère pour assurer aussi le pilotage (gouvernes aérodynamiques) et la propulsion (aérobie).
L'aéronautique comporte deux classes d'engins :
lesaérostats : la sustentation est due à la poussée d'Archimède ;
lesaérodynes : la sustentation est due aux forces aérodynamiques exercées par le déplacement d'une surface portante, l'aile pour les avions et la pale du rotor pour les hélicoptères.
Les principaux aérostats sont les ballons libres utilisés surtout pour des activités sportives ou de loisir et les dirigeables.
L'avion et l'hélicoptère sont des aérodynes avec pilote à bord. Leurs utilisations civiles ou militaires sont multiples.
Certains missiles, en particulier les missiles de croisière, et les drones sont des aérodynes sans pilote à bord. Ils sont soit guidés à partir du sol soit préprogrammés. Les missiles emportent une charge militaire et sont détruits en fin de mission ; les drones sont utilisés essentiellement pour le renseignement ou la surveillance et sont généralement utilisés par les forces armées, de police ou de douane.
Le parachute n'est pas un aéronef : il utilise l'atmosphère pour freiner sa descente sans effet de sustentation. Toutefois une nouvelle classe de parachute est apparue à la fin duXXe siècle comportant une voilure souple avec effet de sustentation ; ces engins se rapprochent des avions ultralégers à voilure souple tels que les deltaplanes.
Les dictionnaires courants donnent des définitions quasi équivalentes pour les deux termes : le domaine des machines permettant de naviguer dans l'atmosphère terrestre. Le terme « aviation » recouvrant plus particulièrement le domaine desavions, le terme « aéronautique » est donc plus général et doit être employé lorsque le sujet recouvre l'ensemble des aéronefs.
Enanglais, le terme « aviation », bien plus usité dans cette langue que « aeronautics », recouvre quant à lui l'ensemble du domaine.
Otto Lilienthal, en Allemagne, réussit plusieurs centaines de vols planés, et documentés, dans la dernière décennie du siècle. En 1890 et 1891,Clément Ader, en France, serait parvenu à faire décoller un avion équipé d'un moteur à vapeur devant témoins mais ses tentatives restent sans lendemain. Ce sont lesfrères Orville et Wilbur Wright, aux États-Unis, qui, à partir de 1903, peuvent non seulement faire décoller leur appareil mais parviennent à le contrôler sur des distances de plus en plus importantes atteignant 124 km en 1908. Ces vols sont documentés et font l'objet de démonstrations y compris en France.
La seconde voie explorée est celle de l'hélicoptère. À masse égale il nécessite une puissance nettement plus élevée que celle de l'avion pour assurer la sustentation. Pourtant dès 1907,Paul Cornu, en France, réussit le premier vol libre mais les progrès seront ensuite bien plus lents que ceux de l'avion.
Le premier conflit mondial qui survient à peine une décennie après les premiers vols voit le développement de l'avion en tant que moyen de renseignement sur les positions ennemies. Les avions s'équipent de mitrailleuses pour pouvoir abattre l'adversaire et l'empêcher d'accomplir sa mission. La construction aéronautique entre dans l'ère de la grande série puisque certains modèles sont construits en plusieurs milliers d'exemplaires.
La fin du conflit met sur le marché un grand nombre de pilotes et d'appareils. Les premières tentatives d'utilisation commerciale de l'avion apparaissent et des compagnies se forment pour transporter le courrier, puis des passagers, sur des lignes régulières. La navigation aérienne utilise les méthodes issues de la navigation maritime et nécessite donc que la visibilité soit bonne : le vol reste tributaire de la météorologie. La concurrence entre l'avion et le dirigeable pour le transport des passagers se développe au cours du premier tiers duXXe siècle et se termine tragiquement avec l'accident du dirigeableZeppelinHindenburg en1937. C'est la fin de l'aérostation qui n'est plus qu'une discipline destinée au sport ou au loisir.
Les forces armées ont vu l'intérêt de l'avion pour le renseignement mais aussi pour le bombardement. La course à l'armement est lancée et les nouveaux appareils sont spécialisés : bombardiers, chasseurs, attaque au sol, etc. Il est tactiquement intéressant de voler de plus en plus vite, de plus en plus haut, de plus en plus loin. La course aux records en tous genres est lancée et c'est la période des exploits : traversée des mers, puis des océans ; survol des massifs montagneux ; croisières longue distance ; etc.
Le second conflit mondial est caractérisé par une utilisation massive de l'avion pour les missions de bombardement et, en corollaire, des chasseurs et intercepteurs chargés de les protéger ou de les détruire. Sur le plan technique c'est aussi l'apogée du moteur à piston. Le développement du réacteur, vers la fin du conflit, et l'apparition du radar vont permettre, la paix revenue, l'essor du transport aérien commercial.
De nouveau, à la fin du conflit, des pilotes entraînés et des avions se trouvent disponibles en grand nombre. Les progrès réalisés dans le domaine du radar permettent de suivre et de guider l'avion en vol sans visibilité. Les compagnies aériennes naissent et commencent à concurrencer les paquebots et les trains au moins pour le voyage en conditions luxueuses. La mise en service du Boeing 707 par laPanAm en 1958 marque le passage au transport aérien commercial de masse. La concurrence est vive entre les compagnies et s'intensifie encore avec la dérégulation lancée aux États-Unis en 1978. Les paquebots transocéaniques disparaissent et le train lui-même est concurrencé sur les trajets de durée supérieure à trois heures.
Sur le plan militaire, la « compétition » continue entre les États-Unis et l'URSS pendant laguerre froide. Le mur du son est atteint puis largement dépassé, les bombardiers supersoniques volent à Mach 2 et les intercepteurs à plus de Mach 3. La nature du combat change avec les performances du radar de détection et l'utilisation des missiles air-air et sol-air pour empêcher la pénétration. L'accent se porte sur des performances nouvelles comme la furtivité et la pénétration basse-altitude, sous la couverture radar.
La pratique d'une activité aérienne est le plus souvent réglementée en raison de la nécessité de partager l'espace aérien entre les divers utilisateurs et en raison des risques ou inconvénients que la pratique de cette activité peut causer aux habitants ou à l'environnement.
Dans la plupart des pays, États-Unis et Europe en particulier, on distingue trois grandes classes d'activités :
militaire : missions liées à la défense nationale mais aussi, suivant l'organisation des pays, des missions de contrôle des frontières ou de police.
transport aérien commercial : transport de passagers ou de fret par des compagnies aériennes entre aéroports d'un même pays ou de pays différents. Les États-Unis et l'Europe ayant été les pionniers et étant encore (en 2014) les principaux acteurs la réglementation de ce domaine fait l'objet d'accords internationaux qui sont aussi, le plus souvent, appliqués au sein des pays.
l'aviation générale : elle recouvre l'ensemble des activités réglementées qui ne font pas partie des deux domaines ci-dessus. Ce sont les activités liées au travail aérien, aux loisirs ou aux sports.
une quatrième classe peut exister de facto, celle des activités ne faisant pas l'objet de réglementation ou étant réglementées par des organismes non-aéronautique. Par exemple, les États-Unis ne soumettent pas la pratique de l'ULM à la FAA mais au Département des transports, un ULM est considéré comme un véhicule et non comme un aéronef.
Dans la majorité des cas un aéronef est conçu pour l'exercice d'une activité et configuré en conséquence. Les principaux types d'aéronef sont :
pour les activités militaires :
les avions ou hélicoptères de combat
les avions de patrouille
les avions de transport
les avions d'entraînement
pour le transport aérien commercial
les avions de ligne
pour l'aviation générale
de travail aérien
le transport de passagers ou de fret, avion d'affaires
l'épandage agricole ou lutte contre l'incendie
l'apprentissage du pilotage
de loisirs
les avions ou hélicoptères légers
les ULM
les aérostats
de sport
les avions de voltige
le vol à voile
le parapente
le parachutisme
Dans la pratique la frontière entre activité et type d'aéronef n'est pas absolue. Un avion de ligne peut, par exemple, être utilisé comme avion d'affaires ou être utilisé par les forces armées pour le transport des autorités gouvernementales. La distinction entre activité de loisirs ou sportive est imparfaite.
Le développement d'un aéronef se fait en fonction de sa mission (terme utilisé par les forces armées) ou de son utilisation opérationnelle (terme utilisé dans les domaines civils). Cela conduit à des aéronefs de morphologie distinctes : l'aéronef est adapté à son activité principale.
Le nombre d'avions, de toutes catégories, dépasse largement le nombre d'hélicoptères en service. Le terme « aviation »,de facto, recouvre l'ensemble des activités utilisant ces deux types d'aéronefs.
Plus de 900 compagnies aériennes proposent des vols réguliers chaque jour. La plus grande d'entre elles met en œuvre une flotte de plus de 400 appareils, les plus petites un seul. La flotte mondiale est estimée à plus de 14 000 appareils en 2008. Les types d'avions utilisés sont :
les avions gros porteurs : pouvant transporter plus de 250 passagers en cabines comportant deux allées de circulation ; ils sont généralement utilisés sur les lignes long courrier à très forte densité.
les avions à fuselage étroit : pouvant transporter entre 100 et 200 passagers en cabines comportant une allée de circulation ; ils sont généralement utilisés sur les lignes moyen et long courriers de densité moindre.
les avions régionaux : pouvant transporter quelques dizaines de passagers ; ils sont utilisés pour les liaisons entre les grands aéroports et les villes alentour ou pour des liaisons moyen courrier à faible densité.
les avions d'apport : transportant moins de trente passagers. Ces avions sont utilisés pour alimenter les aéroports régionaux ou pour assurer les liaisons très court courrier à faible densité telle que la desserte d'une île à partir du continent.
Un avion (ou un hélicoptère) d'affaires est un appareil semblable à ceux utilisés pour le transport commercial de passagers mais n'accueillant que quelques passagers dans des conditions souvent luxueuses. Ils sont la propriété de grandes entreprises qui les mettent à disposition de leurs cadres ou bien sont utilisés par des compagnies qui proposent le transport à la demande, l'avion-taxi. C'est le cas des hélicoptères souvent utilisés pour joindre les grands aéroports à des héliports situés au centre des grandes métropoles ou vers des destinations de prestige.
Les avions utilisés sont :
des bimoteurs à hélices, afin de pouvoir voler par tous les temps, emportant moins d'une dizaine de passagers.
des bi- ou tri- réacteurs de morphologie semblable aux transports de passagers mais « miniaturisés ».
quelquesavions de ligne spécialement aménagés, souvent utilisés par les États pour transporter leurs dirigeants.
Les avions de lutte contre l'incendie sont équipés d'un réservoir de soute pouvant contenir une grande quantité d'eau. Ils utilisent une écope pour récupérer l'eau en survolant un plan d'eau à très basse altitude.
La plupart des travaux aériens sont réalisés en utilisant des appareils existants modifiés pour pouvoir emporter les réservoirs ou les équipements nécessaires. Exemples :
l'épandage aérien en agriculture extensive : une rampe d'épandage est fixée sous la voilure d'un avion léger et le réservoir de produit chimique est installé dans le fuselage.
la photographie aérienne : une trappe est percée dans le plancher pour permettre l'installation d'objectifs photographiques.
L'hélicoptère est particulièrement adapté à certains travaux :
Ces avions sont le plus souvent des monomoteurs équipés d'un moteur à piston. Ils sont rarement autorisés à pratiquer le vol sans visibilité et servent donc majoritairement pour les loisirs, l'apprentissage initial du pilotage, et plus généralement les activités ne nécessitant pas le respect d'un horaire.
Quelques hélicoptères légers entrent dans cette catégorie, mais le coût élevé de l'heure de vol, 3 à 4 fois celui d'un avion comparable, restreint la diffusion de cette passion.
La voltige utilise des avions monomoteurs semblables à ceux de l'aviation légère mais spécialement équipés pour cette activité : moteur puissant, alimentation en carburant permettant le vol sur le dos, etc.
Le vol à voile est une discipline sportive où le pilote utilise les courants d'air ascendants pour prolonger la durée du vol. Les avions utilisés sont desplaneurs, des avions sans moteur, dont le décollage est assisté par un avion remorqueur ou un treuil. Les moto-planeurs sont équipés d'un moteur qui leur permet de rejoindre un aérodrome en cas de nécessité ; selon la puissance et le type de moteur, il permet ou non le décollage autonome[1].
La réglementation aéronautique est contraignante et son application entraîne des surcoûts sur le prix des appareils qui deviennent de plus en plus sophistiqués, sur l'apprentissage du pilotage et sur les infrastructures. L'avionultra-léger motorisé répond aux besoins de ceux qui veulent pratiquer le vol pour le plaisir, voire concevoir ou construire leur propre appareil, avec un minimum de contraintes. Si les premiers ULM ressemblaient souvent aux appareils des pionniers duXIXe siècle, mais construits avec des matériaux modernes, aujourd'hui les meilleurs ULM "3 axes" ne se distinguent des avions proprement dits que par la réglementation particulière qui s'applique à leur construction, maintenance et licence de pilotage, en fonction de critères de poids, de nombre de places, de vitesse minimale de sustentation et de puissance du moteur notamment.
En France, la plupart des aéronefs peuvent répondre à la définition d'ultralégers motorisés. Le réglementation reconnait ainsi 6 classes d'ULM[2] :
La mission de bombardement nécessite l'emport de charges lourdes. Lebombardier est le plus souvent un avion multimoteur doté d'un rayon d'action important. Les bombardiers stratégiques peuvent être capables de vitesses supérieures à M2 et d'atteindre les très hautes altitudes qui les mettent hors de portée de la défense sol-air « classique ».
Les missions de chasse et d'interception ont en commun de chercher à détruire les forces aériennes ennemies en vol. La chasse est plutôt destinée à la protection d'avions amis pendant l'exécution de leur mission, l'interception se fait à partir du sol. Dans tous les cas la mission nécessite des avions capables de performances élevées en vitesse, vitesse ascensionnelle, manœuvrabilité. Ils sont équipés d'armes air-air.
Ces deux missions peuvent être effectuées à partir de porte-avions.
La mission consiste à attaquer les mobiles ennemis au sol (ou en mer), en particulier les chars. Les aéronefs utilisés doivent être particulièrement maniables à basse altitude. Ils sont équipés d'armes air-sol (ou air-mer). L'hélicoptère est particulièrement adapté à cette mission à courte distance de la ligne de front.
Mission de reconnaissance à très haute altitude assurée par un avion spécifique (ici, le Lockheed U-2)Mission de reconnaissance à basse altitude assurée par un drone (ici, le Hermes 450 d'IAI)
Grumman E-2C Hawkeye, avion de détection spécifiquement développé, capable d'apponterBoeing E-3 Sentry, version militaire d'un avion de transport civil
Les missions de détection, de surveillance et de patrouille maritime nécessitent l'emport de moyens électroniques ou optiques et le maintien sur zone pendant une longue durée. Les avions doivent être capables d'une très longue autonomie et permettre à deux équipages de se relayer à bord. Ces missions peuvent être effectuées à partir d'un porte-avions, auquel cas elles sont assurées par des avions spécifiquement développés mais elles utilisent souvent des versions aménagées d'avions civils lorsque les appareils sont basés à terre.
La mission de ravitaillement en vol est effectuée par des avions de transport civils ou militaires spécialement aménagés : réservoirs de soute et perche de transfert de carburant.
Déchargement de matériels chenillés à partir d'un Messerschmitt Me 323 D-1 Gigant pendant la Deuxième guerre mondialeExercice de largage de parachutistes à partir d'un C-17 Globemaster III
La mission consiste à transporter du personnel ou du matériel sur un terrain proche de la ligne des opérations. En dehors de ses capacités d'emport, l'avion doit pouvoir être chargé et déchargé dans un temps très court, capable d'atterrir et de décoller sur des terrains courts et peu aménagés et éventuellement disposer de portes permettant le largage en vol du matériel ou le parachutage du personnel.
L'hélicoptère est particulièrement adapté à cette mission en terrain difficile. Il permet aussi la récupération de troupes précédemment déposées.
Le Firefly est l'avion école et d'entraînement de base utilisé par la Royal Air ForceLa Patrouille de France utilise l'Alphajet, développé pour l'entraînement des pilotes de chasse, comme avion de démonstration
La mission d'école de pilotage de base peut être assurée avec le même type d'appareil que pour l'aviation civile. Ses caractéristiques doivent permettre au moniteur de rattraper les erreurs de pilotage, en particulier permettre de sortir d'une vrille ou d'un décrochage, qu'ils soient volontaires ou accidentels.
La transition vers les appareils monoplace du type chasseur ou intercepteur nécessite des avions biplaces avec des performances aussi approchantes que possible. On a alors recours soit à des avions spécialement développés pour cette mission, soit à des versions biplaces de l'avion « réel ».
Les patrouilles acrobatiques sont des formations destinées à sensibiliser le public aux métiers et au rôle des forces armées. Elles participent aux cérémonies nationales et à des actions de promotion. Les avions utilisés sont souvent des avions d'entraînement.
Le coût de développement des avions de haute performances étant très élevé et lorsque le nombre d'appareils à produire est relativement faible les constructeurs proposent des avions multi-missions. Ces avions sont équipés de pods et de rails d'armement interchangeables. En fonction de la mission l'avion emportera des réservoirs supplémentaires, des pods contenant des équipements électroniques ou optiques variés, des bombes ou des missiles divers.
Le domaine de vol des hélicoptères, plus restreint que celui des avions, les rend plus adaptables à l'exécution de missions multiples. Ils sont aussi capables de se poser sur des navires et donc d'assurer des missions de liaison, de détection ou d'attaque à leur profit.
L'aéronautique permettant le déplacement aérien et transfrontière de biens et personnes a très vite généré desentités chargées d'organiser cette activité sur le plan international afin de promouvoir desstandards et desnormes aussi bien au niveau des appareils qu'au niveau des équipages.
L'activité aéronautique est aussi une composante de l'économie d'un pays et de nombreuses écoles ont pour but de former les cadres desusines de construction aéronautique, de l'industrie dutransport aérien ou du contrôle de lanavigation aérienne.
Enfin, l'intérêt du grand public pour l'aéronautique a entraîné la création de nombreux musées qui lui sont dédiés ainsi que des salons et démonstrations aériennes.
Plus récemment, bien que - comme letransport maritime - non incluse dans leprotocole de Kyoto, la contribution du transport aérien aux modifications climatiques soit devenue un sujet de préoccupation international, en raison desémissions significatives de ces secteurs et en raison de leur forte croissance.
L'aéronautiqueexpérimentale est à la pointe des secteurs de recherche et de l'industrie de l'armement, ce qui justifie ses budgets
L'aérodynamique est une des applications de lamécanique des fluides. Les équations permettent de modéliser et d'expliquer pourquoi unaérodyne peut se sustenter et se déplacer dans l'atmosphère. La catégorie inclut aussi une présentation des différents éléments d'un aéronef qui permettent l'application pratique des théories de l'aérodynamique :ailes,empennage, volets,hélice etrotors, etc.
Les deux aéronefs les plus couramment utilisés sont, aujourd'hui, l'avion et l'hélicoptère. La catégorietypes d'aéronef présente les concepts deplus légers que l'air et deplus lourds que l'air qui ont marqué l'histoire de l'aéronautique. Tous les aéronefs d'aujourd'hui sont propulsés soit par des moteurs à pistons (aviation légère), soit par desturbopropulseurs etturbine à gaz (petits avions de transport, hélicoptères), soit par desturboréacteurs (gros avions de transport, aviation militaire). La catégoriepropulsion présente ces moyens et d'autres moins courants.
Le déplacement d'un aéronef dans l'atmosphère fait appel à deux familles de techniques : celle permettant lepilotage, c'est-à-dire le contrôle de l'attitude de l'aéronef et, celle permettant le déplacement par rapport au sol, c'est-à-dire lanavigation. Cette dernière catégorie n'est pas spécifique à l'aéronautique, nombre de techniques sont héritées de lanavigation maritime complétées par les techniques les plus récentes, telles que la navigation par satellites (GPS), sont utilisées sur tous les types de mobiles. L'ensemble des techniques permettant à un aéronef de voler est regroupé dans la catégorieavionique.
L'activité aéronautique est dépendante d'autres disciplines telles que la connaissance de l'atmosphère terrestre et lamétéorologie et son anticipation.
La CatégoriePersonnalité de l'aéronautique rassemble les concepteurs, ingénieurs et techniciens, d'une part, et les pilotes ou membres d'équipage, d'autre part, qui ont marqué l'histoire de l'aéronautique.
Histoire de l'aéronautique - Comité pour l'Histoire de l'Aéronautique (COMAERO), Centre des hautes études de l’armement, Division Histoire de l’armement, 2007[PDF]
