Exploitation des chaussées

• Contrôle des charges des aéronefs
• Charges critiques des aéronefs
• Systèmes de contrôle des charges des aéronefs
• Le système canadien d'indice de masse des aéronefs et d'indice 
  de résistance des chaussées (ALR/PLR) 
• Le systèmes de numéro de classification des aéronefs et des 
  chaussées (ACN/PCN) de l'OCAI 
• Surcharges permises concernant les chaussées et les aéronefs
• Informations supplémentaires conernant l'exploitation des chaussées
   et les opérations des aéronefs 

Contrôle des charges des aéronefs

L'exploitation des chaussées aéroportuaires comprend la détermination et le contrôle des charges des aéronefs pour que celles-ci puissent être transportées de façon sécuritaire sur la chaussée, sans causer de dommages structuraux à l'aéronef ou à la chaussée.

Les chaussées aéroportuaires vont se détériorer rapidement si elles sont soumises à des charges d'aéronef qui dépassent la résistance structurale de la chaussée. Pour empêcher les chaussées d'être surchargées et de subir des dommages structuraux, leur résistance doit être évaluée et faire l'objet d'un rapport (activité « d'évaluation » du SGC), et la masse d'aéronef ne devrait pas être supérieur à la résistance de la chaussée. 

Charges critiques des aéronefs

On pense généralement que la charge la plus critique sur une chaussée aéroportuaire survient lorsqu'un aéronef pose les roues sur la surface de la piste, mais ce n'est pas le cas. En règle générale, moins de 50 % du poids d'un aéronef est appliqué sur la piste lors de l'atterrissage, alors que la plus grande partie du poids demeure effectivement dans les airs. On considère également que les aéronefs sont considérablement plus légers lors de l'atterrissage puisqu'ils ont perdu une grande quantité de leur poids suite à la consommation de carburant pendant le vol. Pendant la phase de décollage, un aéronef « transfert graduellement du poids » du train d'atterrissage aux ailes au fur et à mesure qu'il accélère le long de la piste pour atteindre la vitesse de cabrage.

La charge la plus critique est statique et elle survient lorsque l'aéronef est stationné sur l'aire de trafic avant le départ. à ce moment-là, le poids de l'aéronef est à son maximum puisque l'aéronef a été ravitaillé en carburant et qu'il transporte une charge utile maximale. La charge de l'aéronef demeure critique au moment où il se déplace sur la voie de circulation vers l'extrémité de la piste et le poids diminue graduellement au fur et à mesure qu'il accélère à travers la zone de décollage.

La stabilité des surfaces des chaussées est également critique lorsque celles-ci sont soumises aux charges très élevées des aéronefs, surtout lorsqu'un aéronef tourne sur la surface d'asphalte, par exemple lorsque celui-ci se déplace d'une voie de circulation vers un seuil de piste ou lorsqu'il effectue un virage à 180 degrés à l'extrémité de la piste pour se préparer au décollage. Les pressions élevées des pneus peuvent facilement déchirer ou déplacer une surface d'asphalte instable.

Systèmes de contrôle des charges des aéronefs

Deux systèmes d'ingénierie sont utilisés dans les aéroports canadiens pour contrôler les charges des aéronefs sur les surfaces du côté piste. Le premier est le système unique canadien d'indice de masse des aéronefs (ALR) et d'indice de résistance des chaussées (PLR); celui-ci fut le premier système utilisé aux aéroports du Canada à la fin des années 1970. Le deuxième est le système développé par l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) connu sous le nom de système de numéro de classification des aéronefs (ACN) et des chaussées (PCN) introduit sur le marché international au milieu des années 1980.

Les deux systèmes ALR/PLR et ACN/PCN sont simples à utiliser. On assigne un numéro à chaque aéronef qui exprime l'effet de charge structurale de l'aéronef sur une chaussée pour un type de chaussée spécifié et pour une catégorie standard de couche inférieure. Le directeur de l'exploitation de chaque aéroport confirme les résistances des chaussées du site en utilisant le même système de numérotation. La chaussée peut prendre en charge toutes les opérations d'un aéronef à condition que son numéro de charge d'aéronef soit inférieur ou égal au numéro de résistance de la chaussée. Les contraintes relatives à la pression maximale exercée par les pneus peuvent également être appliquées à certaines chaussées, ce qui peut entraîner des restrictions supplémentaires à certaines opérations des aéronefs. 

Les deux systèmes de contrôle des charges sont basés sur l'application statique des charges des aéronefs sur la surface de la chaussée, ce qui rend ces systèmes quelque peu conservateurs de nature. La corrélation entre les deux systèmes est élevée et l'estimation des charges des aéronefs effectuée en utilisant l'un ou l'autre de ces deux systèmes produira des résultats presque identiques.

Le système canadien d'indice de masse des aéronefs et d'indice de résistance des chaussées (ALR/PLR)

Sous le système canadien ALR/PLR, la gamme de charges des aéronefs existants a été divisée en 12 groupes selon leurs exigences en ce qui concerne la résistance de la chaussée. Le tableau apparaissant à la gauche présente une liste d'aéronefs typiques dans chacun des 12 groupes lorsque les aéronefs sont chargés au maximum. Tous les aéronefs affichant le même ALR auront des caractéristiques de charge similaires, et donc des exigences similaires en ce qui concerne l'épaisseur de la chaussée.

 

On assigne un indice de résistance de chaussée (PLR) à chaque chaussée d'un aéroport sur une échelle de 1 à 12 pour indiquer sa résistance, avec un indice de 12 pour indiquer une chaussée dont la résistance est élevée et avec un indice de 1 pour indiquer une chaussée dont la résistance est faible. On peut résumer les indices PLR sur un graphique PLR, celui-ci étant un petit plan du site montrant les chaussées du côté piste (un graphique typique apparaît à la gauche). Le graphique PLR indique si une zone spécifique de la chaussée peut être utilisée pour les opérations sans restriction d'un aéronef qui affiche un ALR et une pression de pneus ne dépassant pas les limites indiquées sur le graphique.

Le système de numéro de classification des aéronefs et des chaussées (ACN/PCN) de l'OACI

Pour que les résistances des chaussées soient publiées et comprises internationalement, l'OACI a développé un système très similaire au système ACN/PCN. Sous le système international ACN/PCN, un ACN (Numéro de classification d'aéronef) a été assigné à chaque aéronef pour indiquer les exigences de conception concernant l'épaisseur de la chaussée pour l'aéronef sur une échelle plus étendue allant d'un ACN de 5 pour un aéronef léger à un ACN de 120 ou plus pour un aéronef lourd. Le tableau ci-dessus indique quelques valeurs d'ACN typiques pour différents aéronefs. 

Afin d' être  conforme aux exigences de l'OACI, les aéroports international canadiens publient les résistances des chaussées dans deux format de rapport double qui inclut les codes PCN standard au niveau international. Des codes PCN typiques sont indiqués à la droite du graphique PLR ci-dessus. Un code PCN comprend cinq parties. La première partie représente le numéro PCN réel, la deuxième partie représente le type de chaussée (« F » pour « flexible » ou « R » pour « rigide »), et la troisième partie indique la catégorie de résistance de la couche inférieure (« A » pour une résistance élevée, et « D » pour une résistance faible). La quatrième partie présente une liste de restrictions qui peuvent s'appliquer au niveau de la pression exercée par les pneus; un « W » indique qu'il n'y a pas de limite au niveau de la pression exercée par les pneus. La cinquième partie indique la méthode d'évaluation utilisée pour déterminer la résistance de la chaussée; « T » si elle provient d'une étude d'ingénierie ou « U » si elle est fondé sur de résultats satisfaisants d'utilisation de la chaussée par les aéronefs. 

Le numéro PCN indique si une zone de la chaussée peut être utilisée sans restriction pour des aéronefs  affichant un ACN et une pression de pneus ne dépassant pas les limites indiquées sur le graphique pour le type de chaussée indiqué et pour la catégorie de résistance de couche inférieure.

Surcharges permises concernant les chaussées et les aéronefs

Un aéronef affichant un ALR/ACN supérieure au PLR/PCN publié pour une chaussée peut être autorisé à utiliser la chaussée si le propriétaire obtient l'approbation du directeur de l'exploitation de l'aéroport. Cependant, les autorités aéroportuaires devraient bien comprendre une telle décision. Autoriser des opérations avec surcharges risque de provoquer la détérioration accélérée de la structure et la réduction de la durée de vie de la chaussée.

La surcharge des chaussées peut provenir des charges trop lourdes, ou du taux d'application de charges substantiellement élevées, ou les deux. Sauf pour les surcharges massives, les chaussées, de par la composition structurel, ne sont pas soumises à une limite précise de charge au-dessus de laquelle les chaussées subiront des dommages imprévisibles ou des dommages catastrophiques. Les chaussées sont conçues pour supporter une charge définie pour un nombre prévisible d'applications pendant leur durée de vie. Par conséquent, une surcharge mineure occasionnelle est acceptable, avec seulement une réduction limitée de la durée de vie prévisible de la chaussée, et avec une accélération relativement faible de la détérioration de la chaussée. 

En ce qui concerne les chaussées flexibles, les mouvements occasionnels d'aéronefs affichant des valeurs d'ACN n'excédant pas 10 % des PCN publiés ne devraient pas détériorer la chaussée. Pour les chaussées de type rigide, l'ACN ne devrait pas dépasser le PCN publié par plus de 5 %. Les surcharges excédant ces limites devraient être basées sur les résultats d'une étude d'ingénierie détaillée qui compare la charge individuelle de l'aéronef à la capacité de la structure de la chaussée.

Normalement, les mouvements de surcharge ne devraient pas être autorisés sur les chaussées qui affichent des signes de détérioration ou des zones endommagées, et ils ne devraient pas être autorisés pendant les périodes de l'année où la couche inférieure peut être affaiblie par le dégel après que celle-ci ait été congelée, ou par une infiltration d'eau. Lorsque les surcharges sont permises, la chaussée devrait être inspectée régulièrement par le directeur de l'aéroport pour s'assurer qu'il n'y ait pas de dommage inacceptable à la structure qui se manifeste.

Informations supplémentaires concernant l'exploitation des chaussées et les opérations des aéronefs

Tous les détails concernant les systèmes de contrôle des charges pour les aéronefs et pour les chaussées, les procédures et les directives concernant les surcharges relatives aux chaussées aéroportuaires sont disponibles dans la documentation technique appropriée traitant des chaussées. 

Les données de résistances PLR et PCN concernant les pistes des grands aéroports canadiens sont disponibles au le lien qui pointe vers les données relatives à la résistance des chaussées.

Les valeurs d'ALR et d'ACN pour la plupart des aéronefs commerciaux exploités au Canada actuellement sont disponibles au lien qui pointe vers les données relatives aux aéronefs, et celles-ci peuvent être téléchargées.

Le logiciel utilisé pour calculer les valeurs d'ALR et d'ACN pour les aéronefs est disponible au lien qui pointe vers le logiciel.