Aéroports : réduire l’attente sur l’aire de trafic

Montréal, le 6 mai 2015 – La belle saison arrive, et tout un chacun planifie ses vacances estivales. Avant de s’envoler vers une destination soleil, de nombreux voyageurs devront toutefois composer avec l’achalandage des pistes d’aéroport et le temps d’attente que cela implique.

Qu’à cela ne tienne, un projet en cours à l’Université Concordia pourrait bien se solder par une nette diminution de la durée de cet intermède pour le moins ennuyant sur l’aire de trafic.

En effet, George Vatistas, professeur de génie mécanique à Concordia, a mis au point une technique de mesure du flux d’air turbulent que produisent au décollage les extrémités des ailes d’un avion, appelées saumons. Pour désigner ce phénomène, les spécialistes utilisent l’expression « tourbillon marginal ». Du reste, M. Vatistas décrit son nouvel outil mathématique dans un article que publiera le Journal of Aircraft de l’American Institute of Aeronautics and Astronautics.

« Tout aéronef laisse dans son sillage un flux d’air turbulent, et ce courant peut constituer un danger pour l’avion qui lui succède, explique le scientifique. Pour cette raison, on prévoit souvent une bonne distance de protection entre les appareils qui se préparent à décoller. Par contre, cette précaution accroît le temps d’attente sur la piste. » La recherche sur les vortex n’a pas de secret pour le P^r Vatistas. À preuve, en 2008, il a été le tout premier à valider physiquement la théorie des anneaux tourbillonnaires qu’avait formulée – 125 ans auparavant! – Sir Joseph John Thomson, lauréat du prix Nobel de physique.

Deux étudiants à la maîtrise ès sciences appliquées à l’Université Concordia, Fani Manikis et Georgios Panagiotakakos, collaborent à cette recherche qui permettra non seulement d’améliorer la sécurité aérienne, mais également de rehausser les normes régissant la distance de protection entre les avions.

Les saumons d’ailes provoquent donc un courant turbulent, au décollage principalement. Grâce au calcul mathématique du taux de turbulence, les contrôleurs aériens disposeront désormais d’une méthode scientifique pour déterminer l’espacement idéal entre chaque aéronef.

« Aujourd’hui, l’évaluation de la distance de protection requise se fait au pifomètre, souligne M. Vatistas. Nos travaux conféreront un aspect plus scientifique à cette tâche, en particulier pour ce mégaporteur qu’est l’Airbus 380. »

« Afin de dresser un portrait plus précis de la force des tourbillons marginaux, notre modèle tient compte des caractéristiques techniques d’un avion en position de décollage, poursuit-il. Dès lors, nous pouvons calculer avec exactitude l’espacement qui, sécurité oblige, doit le séparer de l’appareil qui le suit. »

Étendant le « modèle de vorticité de Vatistas » au phénomène de la turbulence, le trio de chercheurs a recréé avec minutie les vortex tourbillonnants que provoquent les saumons d’ailes d’un aéronef au décollage. Le flux turbulent que génère un gros porteur aux ailes de grande envergure se révèle particulièrement dangereux.

« Pour rendre plus efficace la procédure de décollage, il faut fixer des normes d’espacement strictes pour les nouveaux aéronefs, notamment l’Airbus 380. Superlourds, les appareils du type se voient de plus en plus sur les sites aéroportuaires du monde entier. Parallèlement, il convient de préciser davantage les normes applicables aux avions plus petits. Notre modèle mathématique peut servir de principe directeur dans l’exécution de ces deux tâches. Concrètement, il s’agit de proportionner la distance de protection à la taille de l’avion, et ce, afin d’assurer une meilleure variabilité de l’espacement. »

Selon le P^r Vatistas, les études qui, à l’avenir, se fonderont sur la méthodologie élaborée par son équipe de recherche permettront d’accroître la sécurité aérienne. En effet, elles détermineront avec précision des distances de protection plus sûres pour les différents types d’aéronefs.

Partenaire de recherche

Le financement de la présente étude repose notamment sur une subvention à la découverte que le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG) a octroyée au chercheur principal.