Pourquoi les avions vibrent-ils au décollage ?

La course au décollage amène un avion de ligne du repos à environ 270 km/h (145 kt) en une quarantaine de secondes, et pendant presque tout ce temps l'appareil est un véhicule de 200 tonnes sur pneus avec une suspension très rigide. Les pistes ne sont pas lisses. Les dalles de béton sont reliées par des joints de dilatation tous les quelques mètres, de nombreuses surfaces portent des rainures transversales pour évacuer l'eau, et les feux d'axe de piste dépassent du revêtement. La roulette de nez heurte d'abord chacun de ces éléments, suivie une fraction de seconde plus tard par le train principal, et les secousses se propagent directement au fuselage. À basse vitesse, l'effet est un cognement rythmé ; à mesure que la vitesse augmente, la fréquence monte jusqu'à la plage où les panneaux de cabine, les coffres à bagages et les dossiers de siège entrent en résonance, et la course se transforme en une vibration continue. Les passagers qui ont remarqué un décollage en douceur depuis une piste récemment refaite et un décollage plus rugueux depuis une bande de béton plus ancienne ont senti la différence que fait le revêtement.

En dessous de cela, les moteurs ajoutent leur propre signature. À poussée de décollage, les soufflantes tournent entre environ 2 500 et 5 000 tr/min selon le moteur, et tout le nacelle transmet un bourdonnement grave à travers le mât et l'aile. L'aile elle-même est dans sa configuration la moins épurée, avec becs et volets sortis pour générer de la portance à basse vitesse ; l'air qui se détache des bords des volets et par les fentes crée une turbulence qui agite les volets et produit un léger grondement ressenti dans les sièges situés derrière l'aile. Les pneus, qui tournent à plus de 1 000 tr/min avec un certain déséquilibre, et une roulette de nez qui peut développer un shimmy sur certains modèles, ajoutent des composantes de plus haute fréquence. Tout cela atteint son maximum dans les dernières secondes avant la rotation, quand la vitesse est la plus élevée et que les roues supportent encore la plus grande partie du poids.

Au moment où le train principal quitte le sol, l'apport de vibration de la piste disparaît et l'appareil devient un corps suspendu dans un fluide, qui amortit la vibration plutôt que de la transmettre. Le train se rentre, les volets et becs se rétractent progressivement à mesure que la vitesse augmente, et les moteurs réduisent leur poussée au régime de montée en une ou deux minutes. Ce qui reste est un niveau de vibration bien plus faible provenant des moteurs et de la couche limite, filtré en grande partie par la structure de l'aile et le montage de la cabine. Rien dans les secousses du décollage n'est le signe d'un problème : la certification exige que la cellule résiste à des charges bien supérieures à celles qu'une piste irrégulière peut produire, et le train est conçu pour absorber un atterrissage avec une vitesse de descente de 3 m/s (10 ft/s) à chaque vol. Une vibration qui persiste alors que le train est déjà rentré, ou qui change brusquement de caractère, est ce que les équipages sont entraînés à surveiller ; le cognement normal de la course au décollage indique simplement au passager à quoi ressemble le revêtement.