Résolution des problèmes des orages
Les avionneurs ont bien sûr déjà pris en compte ces risques, et ont trouvé des solutions techniques, dont certaines sont encore à tester (les tests en aviation peuvent durer jusqu’à 1000 heures de vol).
Solutions pour les avions en composites
Les solutions sont simples théoriquement : il suffit de rendre la surface de l’avion conductrice, pour conduire la décharge à une extrémité de l’avion, et ainsi recréer le principe de la Cage de Faraday.
Plusieurs solutions sont employées, comme celle consistant à insérer un treillis métallique dense dans les plis du matériau. Elle a pour conséquence d'augmenter le poids de l'appareil, alors que le composite vise précisément à l'alléger.
Les peaux en carbone possèdent une couche extérieure en cuivre (une sorte de grillage de l’ordre de 0.5 mm) insérée pendant la composition du composite . C’est ce qu’on appelle le “Copper mesh”, en français “treillis de cuivre”.
Ainsi, si la foudre venait à frapper l’avion, la décharge rencontrerait ce grillage de métal (cuivre ou alors bronze) d’une très bonne conductivité électrique et cela se passerait de la même manière qu’avec un avion à surface en aluminium.
Pour éviter tout dommage, les systèmes vulnérables sont de plus protégés par la dépose d’une peinture métallisée. Cette solution a déjà été retenue par l'électronicien Radiall pour protéger ses connecteurs électroniques en composites embarqués sur le futur 787.
Ces solutions-là concernent en fait seulement les Boeing 787 et Airbus A350. La nouveauté de ces avions dits “en composites” est l’introduction de fuselages en carbone/résine. Comme vu précédemment, les pièces en composites ont été introduites dès 1990. On peut citer pour exemple l’ensemble de la gamme Airbus.
Par exemple, le radôme, extrémité du “nez” de l’avion, est composé de kevlar seul (parfois aussi de quartz) car il recouvre le radar météo. Le kevlar étant quasiment transparent aux ondes électromagnétiques, le rayonnement du radar n’est pas perturbé par la coque du radôme. Néanmoins, le nez de l’avion est une zone privilégiée d’accrochage de la foudre, ainsi, des lignes parafoudre permettent de drainer le courant foudre jusqu’à la zone suivante, plus conductrice, le fuselage.
Radôme d’un Dassault Falcon 7X équipé de lignes parafoudre
Solution aux effets des précipitations
Par temps orageux, les précipitations sont incontournables. Aussi les solutions se bornent-elles à limiter les dommages qui pourraient être causés.
Pour la neige, au sol comme en vol, la démarche est la même que pour le givrage. En effet, le phénomène de givrage se passe en fait en altitude, lors de la traversée de nuages. Au sol, ce qu’on appelle dégivrage (fluides) désigne le traitement :
-soit des avions ayant subi un givrage en vol,
-soit des avions étant stationnés sous la neige au sol et donc ayants les ailes contaminées.
De même, l’anti-givrage peut être appliqué en prévision des conditions neigeuses.
La grêle
Les dommages matériels importantsque peut causer la grêle sont bien évidemment à éviter. On cherche à développer des matériaux de plus en plus résistants, et on y aboutit (kevlar, fibre de carbone, fibre de verre). Malgré cela, lorsque les bords d’attaque entre en contact avec un grêlon dont la vitesse est d’environ 160km/h, la vitesse relative avec laquelle ils entrent en collision peut atteindre 1000km/h.
Et il n’est pas rare que les grêlons abîment la surface de l’avion.
Le radome en fibre de verre d’un Boeing 737 après une tempête de grêle en 2003 à Genève
Visibilté
Parfois, il n’y a pas de solutions. C’est le cas de la mauvaise visibilité, causée par de fortes précipitations. Les avions sont équipés d’essuie-glaces :) (depuis le début des avions de ligne) et de dispositifs chauffants pour les vitres toutefois impuissants dans les tempêtes.
Mais, par mauvais comme par beau temps, les avions volent aux instruments (IFR).
Conclusion :
La meilleure solution reste de pouvoir anticiper la rencontre d’orages afin de pouvoir les éviter. Pour cela, la météo est particulièrement surveillée par les pilotes au sol comme en vol.
Le radar météo
Le radar météo fonctionne sur le même principe qu'un radar de surveillance aérienne émettant une onde qui lui est renvoyée dès qu'elle rencontre un obstacle, en l'occurrence de l'eau dans l'atmosphère. De ce fait, le pilote, en accord avec le contrôle de la circulation aérienne, peut contourner les zones orageuses à fortes précipitations et turbulence matérialisées sur son écran.
L'information du radar météo est alors présentée au pilote sous la forme d'un code de couleur :
-Vert : Il ne s'agit que de pluie fine.
-Jaune : La pluie est plus forte et peut être associée à des cristaux de glace.
-Rouge : De la glace associée à de la turbulence est à prévoir.
-Magenta : Des cumulonimbus Cb et une forte turbulence est localisée, un contournement s'avère indispensable.
Ainsi, le radar météo permet au pilote par réflexion des ondes sur les nuages de définir une situation météorologique afin d'éviter la turbulence, les orages et le givrage sévère.
Radar météo de bord - Microsoft Flight Simulator X
L'onde émise du radar météo réfléchit sur les formations nuageuses. Il s'agit d'une onde de fréquence SHF de 4 cm. Antérieurement, cette impulsion était généralement de l'ordre de 15 cm de longueur d'onde avec une puissance de crête de 75 W.
Mais le radar météo est d'une technologie assez ancienne et ne reconnaît que les précipitations créant un obstacle aux impulsions du radar et les renvoyant ensuite. Par contre, le Stormscope quant à lui ne détecte que les décharges électriques.
De même, le radar météo peut mesurer la direction et la distance mais le Stormscope ne voit que la direction et jamais la distance.
En effet, l'affichage de la distance est issu d'un modèle de calcul qui se réfère à l'intensité de la décharge constatée en comparaison avec la valeur d'une décharge atmosphérique standard.
En conséquence, pour une utilisation courante en aviation, un radar météo est indispensable mais il apparaît judicieux de lui ajouter en plus un stormscope.
Procédure à adopter
Recommandations en présence d'orages selon Transport Canada :
- Ne pas décoller ni atterrir : la turbulence peut provoquer une perte de contrôle.
- Voler sous un orage même avec une bonne visibilité est dangereux à cause des effets de cisaillements et de la turbulence.
- Si un orage couvre plus de la moitié d'une région, il faut le contourner visuellement ou avec un radar.
- Il faut avoir un radar météo pour voler dans une masse nuageuse contenant des cumulonimbus. Une grande fréquence d'éclairs indique un orage violent.
Dans un orage (quand on n'a pas pu l'éviter) :
- Attacher les ceintures de sécurité et ranger tous les objets qui peuvent être projetés dans la cabine.
- Planifier la route pour rester le moins longtemps possible dans l'orage.
- Pour éviter les pires conditions de givrage, déterminer une trajectoire à un niveau où la température est en dessous de -15 °C.
- Le réchauffage du carburateur et du tube Pitot doit être activé.
- Allumer l'éclairage dans le poste de pilotage pour réduire l'aveuglement provoqué par les éclairs.
- Se concentrer sur les instruments de bord.
- Ne pas modifier les ajustements des instruments, maintenir une vitesse de croisière réduite.
- Laisser l'appareil chevaucher les turbulences, des corrections ne feraient qu'amplifier les contraintes subies par la structure de l'aéronef.
- Ne jamais faire demi-tour une fois dans l'orage.