Lorsque vous marchez dans un aéroport ou apercevez les avions à basse altitude, vous remarquerez que pour certains aéronefs, les moteurs sont montés sous les ailes, alors que pour d'autres, ils sont situés à l'arrière et pratiquement collés au fuselage. Si vous vous êtes une fois demandés pourquoi cela, vous aurez la réponse dans cet article. Nous allons examiner les principales différences entre ces deux configurations, et voir leur impact sur les performances de l'avion.

Avions avec engins montés à l'arrière

Moins de nuisance

L'un des premiers avantages de cette configuration est qu'il y a moins de bruit dans la cabine. En effet, la majorité du bruit vient des gaz chauds rejetés à l'arrière de moteurs via les turbines. Mais pour le cas des moteurs placés derrière l'avion, vous comprenez que le bruit est derrière les passagers. Donc en cabine, il n'y a pratiquement pas de bruit.

Protection des moteurs

De plus, comme les moteurs sont assez hauts par rapport au sol, ils sont moins susceptibles aux F.O.D (Foreign Objects Damage). Cela veut dire qu'au sol, ces moteurs ont moins de chance d'absorber des débris qui pourrait endommager les engins. Cette particularité leur permet de pouvoir utiliser le reversal thrust pour reculer tout seul (particulièrement aux Etats Unis). C'est une des raisons pour lesquelles c'est le type de configuration privilégié pour les jets privés, les avions d'affaires, pour les hommes d'Etat... Le problème est qu'avec cette configuration, le fuselage arrière doit être renforcé vu qu'il doit supporter plus de poids. De plus, comme ils sont éloignés du centre de gravité, ils ont un moment de force qui a tendance à faire tanguer l'avion (monter - descendre) .

Un jet privé, type Bombardier BD-700 Global

Inconvénients

Un des soucis réside dans le pompage du carburant. Le kérosène alimentant les moteurs est situé dans les ailes, alors que ces derniers sont plus loin des ailes comparé au cas des moteurs placés sous les ailes. De plus, dans cette configuration, ils sont placés en haut des ailes, donc il faut un bon fonctionnement et une redondance du système de pompage pour pouvoir alimenter les moteurs. Par ailleurs, avec les moteurs placés en arrière en haut du fuselage, les concepteurs sont plus ou moins dans l'obligation de changer la configuration de l'empennage horizontal pour adopter un empennage en T. Le problème est qu'il devient difficile de contrôler l'avion en cas de stall, un phénomène qui est d'ailleurs beaucoup plus observé pour ce type d'avions.

Modèle d'avions à empennages horizontaux en T

Avions avec engins placés sous les ailes

Accès facile des moteurs

Le grand avantage ici est que les moteurs sont faciles d'accès pour les maintenances au sol, puisqu'ils sont plus bas. En plus, il y a possibilité de placer des moteurs de très grande taille car, avec le développement des performances des moteurs turbofans, ils deviennent de plus en plus grands, afin d'avoir un plus grand ratio de bypass.

Echelle de comparaison d'un moteur turbofan

Flexibilté

Un autre avantage est que si l'on veut un avion qui fonctionne avec plusieurs moteurs, il est plus facile de les placer sous les ailes que derrière les avions. Vous n'imaginez pas par exemple 4 ou 6 moteurs confinés derrière un avion. Par contre, c'est un projet plus aisé si on veut les mettre sous les ailes. Voyez l'airbus A380, le A340, le Boeing 747 ou le fameux Antonov AN 225 par exemple.

Le précédent plus gros porteur au monde avec 6 moteurs; il est appelé Mrya en ukrainien. Le seul modèle développé a été détruit durant la guerre russo- ukrainienne

Sécurité

Cette configuration aide à rappeler les saumons des ailes vers le bas pendant la sustentation. (le saumon c'est 'extrémité de l'aile, appelé wingtip en anglais). Les moteurs sous les ailes permettent aussi d'éviter les wing flutters. Les ailes, surtout pour le cas des planeurs sont très souvent exposées à ce phénomène, et il peut aller jusqu'à la désintégration de la structure concernée.

Wing Flutter sur une aile d'avion capturé par un passager à bord

De plus, en cas d'incendie moteur par exemple, vu que les moteurs placés sous les ailes sont assez éloignés du fuselage, cela ne sera pas immédiatement dangereux pour les passagers. Mais en même temps, cette position éloignée entraînerait des problèmes de maniabilité de l'avion car la trainée induite par une panne moteur aura un moment plus important à cause de la position éloignée des engins par rapport au centre de gravité de l'avion. Cela va causer un lacet très important dans la direction de ce moteur. Le lacet est l'un des trois mouvements de l'avion dans l'espace, on l'appelle en anglais "yaw". C'est le mouvement gauche droite de l'avion dans le plan horizontal.

Contrôle de l'appareil

Avec cette configuration, quand le pilote augmente la puissance des moteurs, l'avion a tendance à cabrer (monter), et quand il en diminue la puissance des moteurs, il a tendance à piquer (le nez veut pointer vers le bas). C'est l'effet contraire pour les avions où les moteurs sont placés à l'arrière et en haut du fuselage. Il faut tirer le manche quand on augmente le régime des moteurs car cette manœuvre fait piquer l'avion.

Exemple particulier des moteurs du B737

Le Boeing 737 est l'un des avions les plus facilement reconnaissables, et ce, pour la forme particulièrement bizarre de ses moteurs. Alors que les moteurs des avions ont une forme arrondie pour des questions d'aérodynamisme, celui du B737 est légèrement plat à la base. En fait, au début, les moteurs avaient un diamètre plus petit et n'avaient pas cette forme. A l'époque, en plaçant les moteurs en bas des ailes, Boeing avait révolutionné complètementl'industrie en introduisant une toute nouvelle configuration. Avant cela, les avions de ligne (md80, B717, B727, etc) avaient tous des engins montés à l'arrière du fuselage. Cette ancienne configuration était pénible pour les agents de maintenance et ralentissait considérablement le rythme du travail, gardant les avions plus longtemps au sol. Boeing a donc décidé de développer un avion avec un train d'atterrissage plus bas, et des moteurs placés sous les ailes afin de faciliter énormément les opérations de maintenance au sol (changer les huiles, checker l'état du moteur avant décollage, ...). Il était désormais plus pratique de charger les bagages dans la soute, étant arrêté à terre vu que l'avion est très bas. Très vite, le B737 ne durait plus au sol dans les aéroports et cela revenait moins cher aux compagnies qui l'exploitaient (Pour votre gouverne, les compagnies aériennes payent pour chaque minute de stationnement sur le tarmac).
Tout allait très bien jusqu'à ce qu'il faille remplacer les moteurs par d'autres, de nouvelle génération, plus performants et plus gros, vu que le secteur aériencdevenait plus prospère et qu'il fallait transporter plus de passagers sur de plus longues distances. Il s'est avéré que le diamètre requis pour ces moteurs dépassait la hauteur du train d'atterrissage. Les ingénieurs ont donc dû les aplatir légèrement par le bas pour qu'ils puissent adhérer. Mais de nos jours, sur le B737 Max, les engins n'ont plus cette forme

Un moteur du Boeing B737-800 de la compagnie aérienne Ryanair