La prochaine fois que vous aurez une place côté fenêtre, regardez le bas de la vitre. Il y a un trou. Un vrai, percé de part en part, de la taille d'une tête d'épingle.

La plupart des gens qui le remarquent pensent soit qu'il s'agit d'un dommage, soit qu'il est là pour permettre à l'air de circuler. Les deux sont faux, et la véritable explication est une conception d'une élégance rare qui vous protège discrètement lors de tous vos vols.

Votre fenêtre est composée de trois fenêtres

Un hublot d'avion n'est pas une simple vitre encadrée. Il s'agit d'un assemblage de trois panneaux acryliques distincts, séparés par de petits espaces d'air, logés dans un joint en caoutchouc à l'intérieur d'une ouverture arrondie pratiquée dans le fuselage.

La vitre la plus proche de vous est la vitre de protection. Elle n'a aucun rôle structurel. Son unique fonction est d'absorber les chocs des passagers, des ceintures de sécurité, des coudes et des chariots de nettoyage afin de préserver la propreté des vitres situées derrière. Vous pouvez appuyer dessus sans problème.

Derrière, se trouvent les deux éléments essentiels. La vitre extérieure est exposée à une température d'environ -55 °C. La vitre intermédiaire se situe entre les deux. Chacune est capable de maintenir la pression de la cabine à elle seule ; cette redondance est tout l'intérêt de cette technologie.

Un bref aperçu de la construction à trois panneaux et du rôle exact de l'orifice.

L'astuce : faire en sorte qu'un seul panneau fasse le travail

À 11 580 mètres d'altitude, l'air extérieur est tellement raréfié qu'il peut vous tuer en quelques minutes. À l'intérieur, la cabine est pressurisée à l'équivalent d'une pression d'environ 1 800 à 2 400 mètres. La différence de pression à travers le fuselage — et donc à travers votre hublot — est d'environ 0,55 bar (8 livres par pouce carré), exerçant une pression constante vers l'extérieur.

Imaginez maintenant que les deux panneaux de structure soient scellés l'un contre l'autre, avec de l'air emprisonné entre eux. Cet air emprisonné se dilaterait à mesure que l'avion prendrait de l'altitude, et les deux panneaux se partageraient la charge d'une manière imprévisible. Pire encore, vous n'auriez aucune idée de l'action de chacun.

Le trou de purge élimine toute incertitude. En reliant l'espace entre les vitres centrale et extérieure à la cabine, il garantit que la pression de la cabine agisse sur le pare-brise. extérieur Seule la vitre extérieure est visible. La vitre centrale reste quasiment vide.

Voilà toute la philosophie de conception en une phrase. La fenêtre est délibérément agencée de sorte que la défaillance, si elle devait survenir, se produise à un endroit précis ; et dès que cela arrive, le panneau central est là, non contraint et prêt à retenir la cabine.

C’est le même instinct qui sous-tend toute la sécurité aérienne : ne pas se contenter de concevoir des systèmes robustes, mais aussi faire en sorte que leurs défaillances soient prévisibles.

Et cela arrête le gel

Le deuxième travail est moins important, mais c'est celui qu'on remarque vraiment.

L'air de la cabine contient de l'humidité — provenant de la respiration, de la peau et de la cuisine. Si cette humidité s'infiltrait dans un espace étanche entre deux vitres et rencontrait une surface à -55 °C, elle se condenserait et gèlerait, et vous passeriez tout le vol à contempler une couche de givre interne permanente, impossible à éliminer.

L'orifice d'évacuation permet à l'humidité de s'évacuer, laissant ainsi la cavité respirer vers la cabine. C'est pourquoi le givre que l'on observe parfois se former sur la vitre extérieure et disparaît à la descente de l'avion, au lieu de rester emprisonné entre deux feuilles de plastique.

Le même principe, expliqué à l'aide des valeurs de pression.

Pourquoi la fenêtre est ronde

Pendant que vous observez, remarquez la forme. Aucun avion de ligne pressurisé au monde ne possède de hublot carré, et ce n'est pas un choix esthétique. L'expérience l'a appris à ses dépens.

Le de Havilland Comet, premier avion de ligne à réaction, était doté de grandes fenêtres d'angle. Dans un fuselage pressurisé, un angle constitue un point de concentration des contraintes : la charge s'exerçant sur le revêtement doit effectuer un virage brusque, et la contrainte à cet endroit peut être plusieurs fois supérieure à celle dans le métal environnant. Répétez ce cycle des milliers de fois, avec pressurisation et dépressurisation à chaque vol, et des fissures apparaissent aux angles.

Deux avions Comet se sont désintégrés en vol en 1954. L'enquête qui a suivi – notamment l'immersion d'un fuselage entier dans un réservoir d'eau et sa pressurisation répétée jusqu'à rupture – a établi la fatigue comme une discipline de conception à part entière. Toutes les fenêtres arrondies des avions de ligne depuis lors sont un héritage direct de ces travaux.

Pourquoi ce trou existe, en quatre-vingt-dix secondes.

Alors, devriez-vous vous en inquiéter ?

Non. L'absence d'un orifice de purge poserait problème. Sa présence indique que le système fonctionne.

De l'air s'infiltre continuellement par là — une fuite infime et constante de la cabine vers la cavité de la fenêtre, d'où son nom. Le système de pressurisation de l'avion insuffle chaque seconde dans la cabine une quantité d'air bien supérieure à celle que toutes les fenêtres de l'appareil pourraient évacuer. Les ingénieurs des constructeurs ont été si souvent interrogés à ce sujet qu'ils ont une réponse toute faite : le système ne s'en aperçoit pas.

Ce qui est bien avec ce petit trou, c'est que ce n'est pas un défaut toléré. Quelqu'un a pris le temps de calculer précisément comment une fenêtre devait céder, puis a percé un trou pour s'assurer qu'elle céderait de cette façon et d'aucune autre.

Sources : Mark Vanhoenacker, article paru dans Slate ; TIME ; GKN Aerospace ; déclarations techniques de Boeing ; documents de la Royal Aeronautical Society sur les enquêtes relatives à l’accident du Comet.