Le moteur d'un DR400 ou d'un Cessna 172 est un moteur d'automobile des années 1950, et ce n'est pas un reproche : c'est une décision. Un moteur à pistons refroidi par air, à carburateur, allumé par magnétos, n'a besoin ni de batterie ni d'électronique pour continuer de tourner. Tout ce qui suit découle de ce choix — y compris ses défauts.
Les quatre temps, dans l'ordre
Un cycle complet demande deux tours de vilebrequin et quatre courses de piston. Une seule des quatre produit du travail ; les trois autres la préparent ou la nettoient.
| Temps | Piston | Soupapes | Ce qui se passe |
|---|---|---|---|
| Admission | descend | admission | Le cylindre aspire le mélange air-essence |
| Compression | monte | fermées | Le mélange est comprimé, il s'échauffe |
| Combustion | descend | fermées | Les bougies allument, la détente pousse le piston |
| Échappement | monte | échappement | Les gaz brûlés sont chassés |
C'est le seul temps moteur sur quatre qui fournit de l'énergie. Sur un quatre-cylindres, les cycles sont décalés pour qu'il y ait toujours un cylindre en combustion : c'est ce décalage, et le volant d'inertie, qui donnent un régime à peu près régulier.
Deux magnétos, et pourquoi on les teste au point fixe
L'allumage n'est pas alimenté par la batterie. Chaque magnéto est une génératrice entraînée par le moteur : elle produit elle-même le courant qui alimente les bougies. Un avion dont tout le circuit électrique tombe en panne continue de voler — les instruments s'éteignent, le moteur non.
Il y en a deux, et chaque cylindre porte deux bougies, une par magnéto. La redondance n'est pas la seule raison : deux fronts de flamme au lieu d'un brûlent le mélange plus vite et plus complètement, ce qui donne quelques pour cent de puissance en plus.
C'est ce que vérifie l'essai magnétos avant le décollage. On coupe successivement chaque magnéto et on observe la chute de régime : elle doit exister — sinon un circuit est resté alimenté, ce qui est dangereux au sol — et rester dans les limites du manuel de vol, avec un écart faible entre les deux. Une chute nulle, excessive, ou très déséquilibrée est un motif de ne pas partir.
Le mélange : pourquoi on appauvrit en montant
Le carburateur dose l'essence par rapport au volume d'air aspiré, pas par rapport à sa masse. Or en altitude l'air se raréfie : le même volume contient moins d'oxygène, tandis que le débit d'essence, lui, ne bouge pas. Le mélange s'enrichit tout seul à mesure qu'on monte.
D'où la commande de mélange (mixture), qui réduit le débit d'essence pour rétablir la proportion. Un mélange trop riche encrasse les bougies, consomme pour rien et perd de la puissance ; trop pauvre, il fait monter la température de culasse et peut détériorer le moteur. On appauvrit en montée et en croisière, on remet plein riche avant la descente et l'atterrissage — parce qu'une remise de gaz demande la pleine puissance immédiatement.
Le givrage carburateur : le piège qui ne demande pas de froid
C'est le point que le BIA aime interroger, parce qu'il est contre-intuitif.
Dans le venturi du carburateur, l'air accélère et sa pression chute. L'essence pulvérisée s'y vaporise, et cette vaporisation prend de la chaleur à l'air environnant. Les deux effets se cumulent : la température peut descendre de 20 à 25 °C par rapport à l'air extérieur, en quelques centimètres.
Conséquence : par +15 °C avec une humidité élevée, l'air du carburateur passe sous zéro. La vapeur d'eau se dépose en glace sur les parois et le papillon des gaz, la section de passage se réduit, le moteur s'étrangle. Le givrage carburateur est plus probable par temps doux et humide que par grand froid, où l'air contient peu d'eau, et il survient surtout à faible puissance : en descente, en attente, en approche.
Le symptôme, sur une hélice à pas fixe, est une baisse lente et inexpliquée du régime, à manette inchangée. La parade est le réchauffage carburateur, qui envoie dans le carburateur de l'air prélevé autour de l'échappement — non filtré et moins dense, donc avec une petite perte de puissance à l'affichage. Appliqué sur un moteur déjà givré, il fait d'abord tousser le moteur, le temps que la glace fonde : c'est bon signe, pas l'inverse.
Les moteurs à injection n'ont pas de carburateur, donc pas ce givrage-là. Ils ont d'autres faiblesses, notamment au redémarrage à chaud.
L'hélice, en deux mots
Une hélice est une aile qui tourne : elle a un profil, une incidence, et elle décroche. Le pas fixe est un compromis figé, calé soit pour la montée, soit pour la croisière. Le pas variable modifie l'angle des pales pour maintenir un régime choisi quelle que soit la vitesse : c'est la boîte de vitesses de l'avion, et c'est pour ça qu'il y a alors une manette de plus et un instrument de plus.
Ce que le BIA en attend
La partie « connaissance des aéronefs » pèse vingt questions sur cent. Sur le moteur, les questions tournent presque toujours autour de quatre points : l'ordre des quatre temps, le rôle et l'indépendance des magnétos, le sens de la correction du mélange en altitude, et les conditions du givrage carburateur. Aucun de ces quatre ne demande de calcul — mais tous se trompent facilement si on les a appris comme une liste au lieu de les avoir compris comme un mécanisme.
Pour situer cette partie dans l'ensemble de l'épreuve, voir le programme du BIA. Pour s'entraîner dessus, les questions corrigées sur les aéronefs sont en accès libre.