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Les pilotes l'appellent le Coffin Corner, traduction: la zone du cercueil. Elle désigne l'altitude de croisière des avions de ligne où les conditions aérodynamiques sont modifiées au point que l'appareil évolue dans une marge de sécurité étroite. C'est un ingénieur en aéronautique, également pilote privé et lecteur de Slate qui a attiré notre attention sur le sujet. Explications.

Un avion reste en l'air en raison de la portance qui est en fait un double phénomène d'écoulement de l'air sur une aile avec un flux qui passe sous l'aile (partie appelée intrados) et un autre sur la partie supérieur de l'aile (l'extrados). C'est le passage sur cette dernière qui génère l'essentiel de la sustentation. Si les filets d'air décollent de l'aile, celle-ci ne porte plus: c'est le décrochage. Celui-ci survient dans les conditions suivantes: vitesse trop faible, givre, manœuvre extrême comme par exemple un virage trop serré.

A bord d'un Cessna (expérimenté par l'auteur de cet article sous le contrôle d'un instructeur au-dessus d'un aérodrome de Floride), c'est un moment très impressionnant. On met l'avion en montée, on réduit progressivement les gaz; rapidement les commandes deviennent molles, puis la structure vibre brièvement et l'avion pique brutalement du nez. On appelle cela une abattée. On sent alors son petit déjeuner prêt à remonter. Puis on remet doucement les gaz en redressant l'avion une fois qu'il a retrouvé la bonne vitesse. «No big deal» sur un Cessna. Surtout dans le cas simple qui est décrit ici, où les deux ailes décrochent en même temps de façon symétrique. Si pour des raisons diverses, une aile perd sa portance une fraction de seconde avant l'autre (décrochage asymétrique), là c'est nettement plus compliqué car l'avion part en vrille. Il y a des techniques pour sortir de la vrille (les pilotes de voltige sont spécialistes); dans ce cas, la survie dépend de la hauteur de l'avion par rapport au sol, car la perte d'altitude est significative. Voilà pour le décrochage.

Parlons maintenant de la survitesse qui est une menace pour tous les types d'avions. Pour les plus petits, il s'agira d'une vitesse limite au-delà de laquelle la structure ne résiste plus à la pression de l'air et se brise. Rarissime. Un avion de ligne croisant à 33.000 pieds (11.000 mètres) à une vitesse de 900 km/h est lui confronté à un tout autre phénomène: le flirt avec la vitesse dite transsonique peut lui survenir très vite.

Au niveau de la mer, par une température de 15°, la vitesse du son est de 1.224 km/h. C'est le Mach (qui tire son nom du physicien autrichien Ernst Mach) utilisé pour définir les hautes vitesses des aéronefs. Pour fixer les idées, un Rafale vole au-delà de Mach 2, le plus rapide des avions jamais construit, le Lockheed SR-71 volait à Mach 3, et la navette spatiale doit atteindre Mach 25 pour échapper à l'attraction terrestre et rester en orbite.

Par rapport à tout cela, un brave avion de ligne va se maintenir à une vitesse aux alentours de Mach 0.8 pour éviter cette zone transsonique qui est des plus dangereuses. L'écoulement des filets d'air sur une aile d'avion n'est en effet pas uniforme. Sur certaines zones, il sera plus rapide que sur d'autres. Inévitablement, plus on s'approche de Mach 1 (la vitesse du son) plus certains filets d'air auront, localement, tendance à franchir le mur du son. La vitesse transsonique qui occasionne de terribles secousses est aussi appelée Mach Critique. Les avions de chasse (et le Concorde à son époque) s'arrangent pour ne pas s'attarder dans cette zone grise et se retrouve le plus vite possible au-dessus du Mach (voir cette vidéo explicite sur le passage du mur du son). Et les avions de ligne ne s'y aventurent jamais, car leur structure n'est pas faite pour cela. Un Airbus ou un Boeing pourraient incidemment survivre à un bref passage dans cette zone à risque de la vitesse transsonique mais sa structure s'en trouverait endommagée. Au-delà, elle ne résisterait pas.

Pourquoi évoquer ces deux extrêmes que sont la vitesse de décrochage et de la vitesse transsonique? Simplement parce qu'à haute altitude, les deux tendent à se rapprocher inexorablement. On appelle Coffin Corner la zone d'ultra-instabilité qui se situe, elle, aux alentours de 65.000 pieds (21.000 mètres), soit bien au-dela d'une altitude de croisière normale.

A basse altitude, un avion de ligne décrochera aux alentours de 250 km/h (les puristes s'exprimeront en noeuds et préciseront — à 10% près, on est dans l'épure). C'est d'ailleurs la vitesse d'atterrissage d'un jet. Attention, cela suppose que tout ce qu'on appelle les dispositifs hypersustentateurs soient déployés (les becs sur l'avant des ailes, les volets qui augmentent la surface de l'aile donc sa portance). Lorsque l'avion est en configuration de vol, il décrochera à une vitesse nettement supérieure.

A 11.000 mètres, deux phénomènes vont jouer: la température (entre -50° et -60°C) et la viscosité de l'air, lequel est raréfié. Pour rester en l'air, l'avion devra voler beaucoup plus vite, mais sans toutefois se rapprocher du Mach Critique où les problèmes liés à la survitesse surgissent. L'ennui est que le seuil de la vitesse excessive se réduit également. La vitesse du son passe en effet de 1.224 km/h au sol par 15° à tout juste 1057 km/h par -56°C à 11.000 mètres. Question à un million de dollars: à combien se réduit la marge idéale entre la vitesse de décrochage et la survitesse à ces altitudes? Réponse : guère plus d'une centaine de noeuds (180 km/h). Il n'y a évidemment pas de valeur fixe, cela dépend d'une myriade de facteurs allant de l'aérodynamique de l'avion — un jet moderne peut se rapprocher plus près du Mach Critique qu'un vieux 707 — à l'humidité de l'air et autres. Disons simplement que dans ces circonstances normales, un jet n'aura aucune difficulté à se maintenir dans la zone de sécurité. Pour la petite histoire, seul l'avion espion U2 qui survolait l'URSS dans les années 1960 flirtait avec le Coffin Corner. Volant à 21.000 mètres, il était constamment dans une zone où il risquait le décrochage autant que la survitesse — le tout sans le secours des ordinateurs de bords actuels, le pilotage relevait alors du grand art et nécessitait aussi un courage hors-normes.

Elément important pour les passagers qui aiment à regarder la position et la vitesse de l'avion sur les écrans de la cabine: celle-ci exprime la vitesse au sol, calculée par le GPS de bord. Or ce qui intéresse l'avion dans son fonctionnement, c'est la vitesse dans l'air mesurés grâce aux fameuses sondes Pitot. Pas de panique donc, si sur un New York - Paris vous constatez que votre avion affiche 1000 km/h, donc tout près de la vitesse du son à cette altitude. Il suffit d'un vent arrière de 200 km/h (appelé jet-steam) pour que la vitesse relative de l'avion reste très loin de la zone dangereuse.

On l'a compris (du moins je l'espère). Dans le cas du vol A330 Rio-Paris, il a suffit que les informations transmises par des sondes défaillantes (obstruées par le givre consécutif à un orage montant anormalement haut) soient erronées pour que les ordinateurs envoient de mauvaises instructions:  croyant que l'avion va trop vite, ils réduisent la poussée des moteurs et l'appareil décroche, croyant qu'il va trop lentement, les calculateurs augmentent les gaz, l'envoyant vers une survitesse fatale. Dans les deux cas, le temps que l'équipage réagisse après avoir débranché le pilote automatique, l'appareil est déjà incontrôlable ou endommagé.

Pour déplaisant que soit ce type de spéculations, il s'agit d'un scénario cohérent avec les faibles éléments dont on dispose aujourd'hui. La vérité sera plus facile à établir si les enregistreurs de vols sont récupérés. Ils renseigneront sur les mouvements de l'avion, l'état de ses différents systèmes (calculateurs, poussée des moteurs, mouvements des gouvernes, stress de la structure, etc). Elle donneront aussi des indications sur la perception que l'équipage avait de la situation depuis le cockpit et sur ses tentatives désespérées pour sauver l'avion et ses 228 occupants.

Frédéric Filloux

Note : Une bonne description du Coffin Corner se trouve ici. Les commentaires, qui accompagnent l'article (et souvent le contredisent) sont par ailleurs instructifs, tout comme ceux des forums du site Airliners.net.

Image de une: Un F-18 crée un cercle de vapeur d'eau alors qu'il se prépare à franchir «le mur du son». REUTERS/Christopher Pasatieri

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