Dans quelle mesure un pilote peut-il limiter la consommation en carburant de son avion ?

Thèmes abordés

BEGES Bilan des Emissions Gaz à Effet de Serre, consommation des avions, émissions de CO2, calcul consommation de carburant, mathématiques, puissance, calcul vitesse, fonction convexe, Grand oral

Résumé du document

Depuis plusieurs années, le climat et l'écologie sont source de débats et de problèmes dans la société. Il est aussi question de limiter l'empreinte carbone dans le secteur de l'aviation, même s'il ne représente que 3% des émissions de CO2. Pour cela, certains grands groupes de l'industrie aéronautique, comme Airbus, travaillent sur le développement de nouveaux avions, moins gourmands en carburant.
Toutefois, si ces avions ne sortent d'usine qu'en 2035, on peut se demander comment les pilotes peuvent limiter l'émission de CO2 avec les avions d'aujourd'hui. Cette question fera l'objet de cette analyse préparée à l'occasion du Grand oral de mathématiques.

Extraits

[...] Cependant, la consommation de carburant n'est pas le critère n°1 dans l'aviation. En effet, il y a d'abord des soucis de sécurité plus contraignant que dans d'autres moyens de transports, ce qui ne permet pas toujours de voler avec une consommation minimale, notamment lors des phases d'atterrissages, l'avion se trouve dans le second régime avec une forte traînée et donc un régime moteur plus élevée, afin d'atteindre des vitesses d'approches plus faible. Également, il y a aussi un aspect économique et pratique, parce que les compagnies aériennes ont intérêts à effectuer un vol plus rapide pour le confort des voyageurs mais surtout pour pouvoir effectuer plus de liaisons entre les aéroports par jours. [...]

[...] Si l'on trace la tangente à la courbe passant à l'origine, le point de cette tangente est un point très particulier qui correspond à la finesse maximale de l'avion. La finesse de l'avion correspond au rapport (Puissance/Vitesse) minimale, soit la trainée minimale de l'avion. Cela correspond aussi à la vitesse à prendre pour planer sur la plus longue distance. Cette vitesse nous permet donc d'obtenir le meilleur rapport (puissance/vitesse), soit la consommation la plus faible pour un vol de distance donné, puisque la puissance est fonction de la consommation, et la vitesse est fonction de la distance. [...]

[...] Dans quelle mesure un pilote peut-il limiter la consommation en carburant de son avion ? Grand oral de mathématiques : DANS QUELLE MESURE UN PILOTE PEUT-IL LIMITER LA CONSOMMATION EN CARBURANT DE SON AVION ? Depuis plusieurs années : Le climat et l'écologie sont sources de débats et de problèmes dans la société. Dans l'aviation, il est aussi question de limiter l'empreinte carbone de ce secteur même s'il ne représente que des émissions de CO2. Pour cela, certains grands groupes de l'industrie aéronautique comme Airbus travaillent sur le développement de nouveaux avions, moins gourmands en carburant. [...]

[...] Dans l'avion, le pilote peut contrôler 2 paramètres pour modifier la portance qui est appliqué à l'avion : la puissance moteur et l'assiette. En effet, si l'on demande plus de puissance au moteur grâce à la manette des gaz, celui-ci fera accélérer l'avion, et donc par conséquence il y aura plus de portance. Mais on peut aussi agir sur l'assiette de l'avion grâce au manche, pour modifier l'inclinaison de l'avion par rapport au flux d'air ce qui augmentera l'effet de dépression au-dessus de l'aile et donc, augmentera la portance, et réciproquement. [...]

[...] La zone compris entre les deux courbes dans l'intervalle [Pu = Pn(instable) ; Pu = Pn(stable)] soit les 2 points d'intersections entre les fonctions f et g représente l'excédent de puissance. C'est la puissance restante dont le moteur dispose encore si par exemple le pilote souhaitait monter en altitude et que par conséquent il mettrait plus de gaz pour faire monter l'avion tout en maintenant la même vitesse. Cet excédent de puissance ce calcule par : ∫ g(v)-f(v)dv (pour v allant des 2 points d'intesections). [...]