Train d’atterrissage avion : types, fonctionnement et cours BIA
Le train d’atterrissage est l’organe qui relie l’avion au sol lors des phases de roulage, de décollage et d’atterrissage. Simple en apparence, il est en réalité un système mécanique sophistiqué qui doit absorber des chocs considérables, supporter des masses allant de quelques centaines de kilos à plusieurs centaines de tonnes, et permettre la direction de l’avion au sol. C’est un sujet récurrent de l’épreuve de connaissance des aéronefs et des engins spatiaux, et ce cours te donnera toutes les clés pour le maîtriser.
À quoi sert le train d’atterrissage ?
Le train d’atterrissage remplit trois fonctions principales :
- Soutenir l’avion au sol : il porte la totalité du poids de l’appareil lors des phases de stationnement, de roulage au sol, de décollage et d’atterrissage.
- Absorber les chocs à l’atterrissage : à l’impact, la charge dynamique peut atteindre plusieurs fois le poids statique de l’avion. Les amortisseurs transforment cette énergie cinétique en chaleur sans endommager la cellule.
- Permettre la direction au sol : la roue avant (ou la roulette de nez) est souvent directrice et permet de piloter l’avion sur la piste et les taxiways.
Pour un avion de transport comme l’Airbus A380, le train principal comprend 22 roues réparties sur 4 bogies. Pour un Cessna 172 de tourisme, il suffit de trois roues simples. L’architecture est toujours le résultat d’un compromis entre résistance, poids, aérodynamisme et coût de maintenance.
Les deux grandes configurations du train d’atterrissage
Le BIA en distingue principalement deux : le train tricycle et le train classique.
Le train tricycle (ou train avant)
Le train tricycle se compose d’une roue (ou roulette) avant, placée sous le nez de l’avion, et de deux roues principales situées sous les ailes ou sous le fuselage, en arrière du centre de gravité.
C’est la configuration dominante sur les avions modernes, des ultraléggers aux gros porteurs. Ses avantages sont nombreux :
- Stabilité au sol : l’assiette horizontale de l’avion au sol rend le comportement très prévisible lors du roulage et de la course au décollage.
- Visibilité en cabine : le pilote voit parfaitement la piste devant lui, sans l’obstacle du capot moteur.
- Facilité à l’atterrissage : en cas de prise de contact asymétrique, le train avant empêche le renversement sur le nez (« cheval de bois »).
- Freinage efficace : les roues principales, situées derrière le centre de gravité, supportent la majorité du poids et permettent un freinage intense sans basculer vers l’avant.
Exemples d’avions à train tricycle : Cessna 172, Airbus A320, Boeing 737, Rafale, Diamond DA40.
Le train classique (ou train à roulette de queue)
Le train classique, appelé aussi « conventionnel » ou « taildragger » en anglais, place les deux roues principales devant le centre de gravité et une petite roulette (ou patin) sous la queue de l’avion.
Cette configuration est plus ancienne et équipait la quasi-totalité des avions jusqu’aux années 1940. Elle est mécaniquement plus simple mais plus délicate à manoeuvrer :
- Risque de « cheval de bois » : si l’avion dérape latéralement à l’atterrissage, la dynamique peut faire tourner l’avion sur lui-même (perte de contrôle directionnelle).
- Visibilité limitée au sol : l’assiette cabrée de l’avion masque la piste devant le pilote, qui doit « slalomer » légèrement pour voir.
- Avantages au décollage : l’assiette naturellement cabrée facilite la mise en incidence et réduit la distance de roulement sur terrains en herbe.
Exemples d’avions à train classique : Spitfire, Messerschmitt Bf 109, Boeing Stearman, Piper Super Cub, Bücker Jungmann. Certains avions de voltige et d’agriculture conservent encore cette configuration.
Train fixe ou train escamotable ?
Indépendamment de sa configuration, le train peut être fixe ou escamotable.
Le train fixe
Le train fixe reste en position basse en permanence. Il est léger, simple à entretenir et fiable (pas de panne possible liée au mécanisme d’escamotage). En revanche, il génère une traînée aérodynamique permanente qui pénalise les performances en croisière.
On le trouve sur les avions de tourisme lents (Cessna 152, Robin DR400, Piper PA-28 Cherokee) et sur la plupart des ULM. Pour des vitesses de croisière inférieures à 200 km/h environ, le pénalité de traînée reste économiquement acceptable.
Le train escamotable
Le train escamotable (ou rentrant) se rétracte dans les ailes ou le fuselage après le décollage. En réduisant la traînée en croisière, il améliore significativement la vitesse et l’économie de carburant. C’est la solution adoptée sur la quasi-totalité des avions à hautes performances : avions de ligne, jets d’affaires, avions de chasse.
L’escamotage est commandé par un système hydraulique (le plus courant sur les gros porteurs) ou électrique (sur certains avions légers comme le Mooney M20). Un système de verrouillage assure la stabilité en position rentrée et sortie. En cas de défaillance, un système de secours permet de sortir le train en le laissant tomber par gravité (chute libre assistée par des ressorts ou de l’air comprimé).
Un signal sonore et un voyant rouge dans le cockpit avertissent le pilote si les gaz sont réduits (approche) avec le train toujours rentré : c’est le klaxon de train, qui a évité bien des catastrophes.
L’amortisseur oléopneumatique
Le choc à l’atterrissage doit être absorbé sans se répercuter sur la cellule. L’amortisseur oléopneumatique (aussi appelé jambe de train oléopneumatique) est la solution universelle sur les avions modernes. Son principe combine deux fluides :
- L’huile hydraulique : incompressible, elle passe au travers d’un orifice calibré (restricteur) lors de la compression. Le débit limité dissipe l’énergie en chaleur (freinage hydraulique).
- L’azote sous pression : gaz compressible qui stocke l’énergie comme un ressort et restitue l’extension de l’amortisseur après l’impact (rebond amorti).
Ce système offre un excellent rendement d’absorption (90 % ou plus de l’énergie dissipée dès le premier impact) contre environ 50 % pour un amortisseur à ressort classique. Il équipe la totalité des avions de transport et la plupart des avions légers de performance.
Les avions légers d’entraînement utilisent souvent des amortisseurs plus simples : jambes en acier flexible (lame de train), boudins élastiques (sandow) sur certains ULM, ou triangulation en tube de caoutchouc. Ces solutions sont moins efficaces mais suffisantes pour des vitesses d’atterrissage modestes. connaissance des aéronefs BIA pour retrouver tous les chapitres du programme.
Trains spéciaux et configurations atypiques
Certains aéronefs ont des configurations de train particulières qui méritent d’être connues pour le BIA.
Le train en tandem
Sur certains planeurs à hautes performances, le train en tandem aligne deux roues dans l’axe de l’avion (une à l’avant, une à l’arrière sous le fuselage). Des patins de bout d’aile complètent l’équilibre latéral. Cette configuration minimise la traînée et la masse, priorités absolues pour un planeur.
Les hydravions et amphibies
Les hydravions à flotteurs remplacent les roues par des flotteurs qui assurent la flottaison et permettent le décollage et l’atterrissage sur l’eau. Les hydravions à coque (flying boats) utilisent directement le fuselage comme coque de bateau. Les avions amphibies combinent flotteurs rétractables et roues, capables d’opérer sur l’eau et sur piste.
Le train vélo (B-52, Harrier)
Le B-52 Stratofortress utilise un train « bicyclette » avec deux groupes de roues alignés sous le fuselage, complétés par de petites roues de stabilisation sous les extrémités de voilure. Cette configuration laisse les ailes libres pour les réservoirs de carburant. Le Harrier (avion à décollage vertical) utilise une architecture similaire adaptée à son gabarit.
Ces cas particuliers apparaissent rarement dans les QCM du BIA, mais ils illustrent la diversité des solutions techniques aéronautiques. moteur d’avion à piston BIA pour comprendre comment la puissance moteur influence le calcul de la distance d’atterrissage.
Le freinage des avions
Le freinage en aviation est plus complexe qu’en automobile car il combine plusieurs systèmes :
- Freins à disque hydrauliques sur les roues principales : actionnés par les palonniers (pédales), ils permettent un freinage différentiel (freiner plus d’un côté pour tourner).
- Aérofrein (spoilers) : volets placés sur l’extrados de l’aile qui se relèvent à l’atterrissage pour augmenter la traînée, réduire la portance et plaquer l’avion sur le sol pour améliorer l’efficacité des freins.
- Inverseur de poussée : sur les avions à réaction, il dévie le jet des moteurs vers l’avant pour freiner. Il réduit la distance d’atterrissage et préserve les freins à disque.
- Parachute frein : utilisé sur certains avions militaires à très grande vitesse d’atterrissage (chasseurs, bombardiers) et sur les avions de compétition au sol.
Les avions modernes sont équipés d’un système anti-blocage des roues (ABS aéronautique, ou « anti-skid ») qui évite le blocage des roues lors d’un freinage intense sur piste mouillée. annales BIA corrigées pour voir les questions posées sur le train d’atterrissage dans les examens passés.
Ce que retenir pour l’épreuve de connaissance des aéronefs et des engins spatiaux
- Deux configurations principales : tricycle (roulette de nez) et classique (roulette de queue / taildragger).
- Train fixe (simple, traînée permanente) vs train escamotable (meilleure performance, mécanique plus complexe).
- L’amortisseur oléopneumatique combine huile et azote pour absorber les chocs à l’atterrissage.
- Le freinage combine freins à disque, aérofreins, inverseurs de poussée et anti-skid.
- Le klaxon de train avertit le pilote si les gaz sont réduits avec le train rentré.
Questions fréquentes sur le train d’atterrissage
Quelle est la différence entre train tricycle et train classique ?
Le train tricycle place la roue directrice sous le nez de l’avion (roues principales derrière le centre de gravité), tandis que le train classique place les roues principales devant le centre de gravité avec une roulette sous la queue. Le train tricycle est plus stable et plus facile à piloter au sol : il est dominant sur les avions modernes. Le train classique est plus léger et simple, mais demande plus de maîtrise à l’atterrissage.
Pourquoi certains avions ont-ils un train escamotable et d’autres non ?
Le train escamotable est rentable au-delà d’une certaine vitesse de croisière. En-dessous d’environ 200 km/h, le gain aérodynamique ne compense pas la masse et la complexité mécanique du mécanisme d’escamotage. Les avions de tourisme lents gardent donc un train fixe, tandis que les avions rapides (jets, avions de ligne, avions de chasse) utilisent systématiquement un train rentrant.
Comment fonctionne l’amortisseur oléopneumatique ?
Il combine deux fluides dans un vérin : de l’huile hydraulique incompressible et de l’azote comprimé. À l’impact, l’huile est forcée à travers un orifice étroit (dissipation d’énergie en chaleur) pendant que l’azote se comprime (stockage élastique). L’azote restitue ensuite l’extension de l’amortisseur de manière progressive. Ce système absorbe plus de 90 % de l’énergie de l’impact dès le premier contact.
À quoi sert le klaxon de train sur un avion ?
Le klaxon de train est un avertisseur sonore qui se déclenche automatiquement quand les gaz sont réduits en dessous d’un seuil (phase d’approche ou d’atterrissage) alors que le train d’atterrissage est encore rentré. Il rappelle au pilote de sortir son train avant d’atterrir, évitant ainsi les « atterrissages trains rentrés » – incidents graves mais heureusement rares grâce à ces alarmes.
Qu’est-ce qu’un atterrissage « trains rentrés » et comment l’éviter ?
Un atterrissage trains rentrés se produit quand un pilote pose son avion sans avoir sorti le train d’atterrissage. L’avion glisse sur son fuselage, endommageant gravement la carlingue et les moteurs. Pour l’éviter : vérifier systématiquement la liste de contrôle avant l’atterrissage (check-list), vérifier visuellement les indicateurs de position du train (voyants verts = sorti et verrouillé), et répondre au klaxon de train si présent.
