Commande du mélange

Updated at: 2025-12-01 11:24
La commande de richesse est le levier dans le cockpit qui ajuste la quantité de carburant mélangée à l'air entrant dans un moteur à pistons d'aéronef. Une utilisation correcte de la richesse améliore les performances du moteur, empêche l'encrassement des bougies, réduit la consommation de carburant et protège le moteur des dommages, en particulier à des altitudes plus élevées.
Commande du mélange Définition du contrôle du mélange Objectif du contrôle du mélange Utilisation du contrôle du mélange en aviation Contrôle du mélange dans les différentes phases de vol Régler le mélange moteur : principes généraux Procédure de réglage basique du mélange en croisière (avion d'entraînement typique) Fonctionnement riche au sommet versus fonctionnement pauvre au sommet Température maximale EGT et son importance Opération Rich of Peak (ROP) Fonctionnement Lean of Peak (LOP) Considérations opérationnelles et sécurité Risques liés à une richesse trop pauvre Risques liés à un fonctionnement avec un mélange trop riche Mélange et altitude Mélange et givrage du carburateur Exemples pratiques Exemple 1 : Affinage du mélange en croisière à 5 500 pieds Exemple 2 : Départ d'un aéroport en haute altitude Exemple 3 : Mélange au taxi pour éviter l'encrassement des bougies Résumé

Définition du contrôle du mélange

Dans un moteur d'avion à piston, le contrôle du mélange est la commande pilotée par le pilote qui modifie le rapport carburant-air fourni aux cylindres. Cela se fait en ajustant la quantité de carburant mesurée par le carburateur ou le système d'injection de carburant par rapport à la masse d'air entrant dans le moteur.
Le rapport carburant-air est souvent décrit par rapport au mélange stœchiométrique, qui est le rapport chimiquement idéal où tout le carburant et tout l'oxygène sont consommés lors de la combustion. Pour l'essence aviation (Avgas), cela correspond à environ 15 parts d'air pour 1 part de carburant en masse. En fonctionnement normal, les moteurs d'avion fonctionnent légèrement plus riches (plus de carburant) ou plus pauvres (moins de carburant) que cette valeur idéale pour gérer la puissance, la température et la longévité du moteur.
Le mélange est couramment décrit à l'aide des termes riche et pauvre :
  • Riche : Plus de carburant par rapport à l'air (mélange riche en carburant).
  • Pauvre : Moins de carburant par rapport à l'air (mélange pauvre en carburant).

Objectif du contrôle du mélange

Le principal objectif du contrôle du mélange est de maintenir le moteur en fonctionnement dans des limites sûres et efficaces, car la densité de l'air change avec l'altitude, la température et le réglage de la puissance. Parce que le carburateur ou le système d'injection de carburant dose le carburant en fonction du débit d'air, et non directement en fonction de la densité de l'air, le mélange qui est correct au niveau de la mer deviendra trop riche à mesure que l'avion monte et que la densité de l'air diminue.
Une gestion correcte du mélange sert plusieurs objectifs clés :
  • Maintain power output: A mixture that is too rich or too lean reduces available horsepower and can cause rough running.
  • Control engine temperatures: Mixture has a strong effect on cylinder head temperature (CHT) and exhaust gas temperature (EGT). Proper adjustment helps prevent overheating or excessively cool operation.
  • Protect the engine: Extremely lean mixtures at high power can cause detonation and pre-ignition, damaging pistons, valves, and cylinder heads. Very rich mixtures can lead to spark plug fouling and carbon deposits.
  • Improve fuel efficiency: Leaning the mixture in cruise can significantly reduce fuel flow, extending range and endurance.
  • Adapt to altitude and temperature: As altitude increases or temperature changes, air density changes; mixture control compensates for this so that combustion remains within the desired range.

Utilisation du contrôle du mélange en aviation

Dans les avions légers d'entraînement à moteurs à pistons, la commande du mélange est généralement un bouton ou un levier rouge sur le quadrant des gaz. Il peut s'agir d'une commande push-pull avec verrouillage par friction ou d'un type vernier avec une molette de réglage fin. Dans les avions multi-moteurs, chaque moteur dispose de sa propre commande de mélange.
Le mélange est géré différemment selon les phases de vol. Les procédures exactes dépendent du type d’aéronef, du fabricant du moteur et de l’instrumentation (par exemple, si l’aéronef dispose uniquement d’un indicateur EGT basique ou d’un moniteur complet du moteur avec CHT et EGT pour chaque cylindre). Le Pilot’s Operating Handbook (POH) ou le Aircraft Flight Manual (AFM) priment toujours.

Contrôle du mélange dans les différentes phases de vol

L'utilisation typique du mélange selon la phase de vol dans les avions d'entraînement à aspiration normale est la suivante (confirmez toujours avec le POH pour votre avion spécifique) :
  1. Engine start and warm-up
    At sea level or low altitude, mixture is usually set to full rich for starting and initial warm-up. At high-elevation airports, a partially leaned mixture may be required for starting, as recommended by the POH.
  2. Taxi
    Mixture is often leaned aggressively during taxi to prevent spark plug fouling, especially in training operations with long ground times. The pilot must remember to return the mixture to the appropriate setting (often full rich) before takeoff.
  3. Takeoff and climb
    At low-elevation airports, mixture is normally set to full rich for takeoff to provide cooling and maximum power. At high-density-altitude conditions, the POH may call for leaning the mixture for maximum RPM or EGT before takeoff to obtain rated power.
  4. Cruise
    In cruise, mixture is adjusted (leaned) to balance power, fuel efficiency, and engine temperatures. This is where concepts such as rich of peak and lean of peak EGT are applied.
  5. Descent
    During descent, power is usually reduced and mixture is gradually enriched as altitude decreases to maintain an appropriate fuel-to-air ratio and prevent excessively lean operation.
  6. Approach and landing
    For approach and landing at low-elevation airports, mixture is often set to full rich below a certain altitude (for example, 3,000 ft above field elevation), as specified by the POH. At high-elevation airports, mixture is typically set as for cruise or as recommended by the POH.

Régler le mélange moteur : principes généraux

Appauvrir le moteur signifie réduire la quantité de carburant dans le mélange afin que le rapport carburant-air passe d’un mélange riche à un mélange pauvre. Dans la plupart des avions d’entraînement, cela se fait en tirant lentement le contrôle de la richesse depuis la position pleine richesse tout en surveillant les indications et les performances du moteur.
Les indications clés du moteur utilisées lors de l'appauvrissement comprennent :
  • Engine RPM (for fixed-pitch propellers): Maximum RPM usually corresponds to the mixture that produces maximum power at a given throttle setting and altitude.
  • Manifold pressure (for constant-speed propellers): Used in combination with fuel flow and EGT/CHT to set power and mixture.
  • Exhaust gas temperature (EGT): Shows how hot the exhaust gases are; used to identify the peak EGT point when leaning.
  • Cylinder head temperature (CHT): Indicates overall engine thermal stress; helps ensure that mixture settings do not cause overheating.
  • Engine smoothness: Rough running or vibration may indicate a mixture that is too lean or uneven fuel distribution.
La technique exacte d'appauvrissement dépend du fait que le moteur soit équipé d'une hélice à pas fixe ou à vitesse constante, ainsi que de l'instrumentation disponible. Les pilotes étudiants doivent d'abord apprendre et utiliser la méthode de base approuvée par le POH pour leur avion d'entraînement avant d'appliquer des techniques plus avancées.

Procédure de réglage basique du mélange en croisière (avion d'entraînement typique)

Voici une procédure générique pour appauvrir un moteur normalement aspiré, carburateur ou à injection, en croisière, avec une hélice à pas fixe et un indicateur EGT à sonde unique. Suivez toujours le POH de votre avion spécifique.
  1. Level off at cruise altitude and allow the engine to stabilize at the chosen power setting.
  2. Set cruise power using throttle (and propeller control if installed) as specified in the POH.
  3. Slowly pull the mixture control back (lean) while watching EGT and listening to the engine.
  4. Continue leaning until EGT peaks and then begins to decrease, or until the engine just starts to run slightly rough.
  5. Enrich the mixture slightly until the engine runs smoothly and the EGT is at the desired value relative to peak (for example, 50 °F rich of peak EGT if specified by the POH).
  6. Note fuel flow (if available) and engine temperatures, and adjust as needed to remain within limits.
S'il n'y a pas de jauge EGT installée, une méthode de base courante consiste à appauvrir le mélange jusqu'à ce que le moteur commence à tourner légèrement irrégulièrement, puis à enrichir juste assez pour rétablir un fonctionnement fluide. C'est une méthode approximative et qui peut ne pas offrir un contrôle précis du mélange par rapport au pic d'EGT, mais elle est souvent acceptable pour les avions d'entraînement simples à des réglages de puissance modérés, si cela est autorisé par le POH.

Fonctionnement riche au sommet versus fonctionnement pauvre au sommet

Lors de l'ajustement du mélange en utilisant l'EGT, les pilotes font souvent référence à l'opération rich of peak (ROP) ou lean of peak (LOP). Ces termes décrivent si le mélange est réglé plus riche ou plus pauvre que celui qui produit la température maximale des gaz d'échappement (le point de pic EGT).

Température maximale EGT et son importance

Lorsque le mélange est appauvri de très riche à très pauvre à une puissance constante, la température des gaz d'échappement (EGT) augmente d'abord, atteint un maximum (pic EGT), puis redescend. Ce point de pic EGT correspond approximativement au mélange qui donne la combustion la plus complète et, dans de nombreux cas, une puissance proche du maximum pour ce réglage des gaz. De part et d'autre du pic EGT, le comportement de la puissance et de la température change de manière prévisible.
La relation entre le mélange et la température des gaz d'échappement (EGT) est utilisée pour définir le fonctionnement ROP et LOP :
  • Rich of peak (ROP): The mixture is set richer than the peak EGT point (more fuel). EGT is lower than peak, but CHT may still be relatively high depending on how far rich of peak the engine is operated.
  • Lean of peak (LOP): The mixture is set leaner than the peak EGT point (less fuel). EGT is again lower than peak, and CHT generally decreases as the mixture is leaned further, provided power is reduced appropriately.

Opération Rich of Peak (ROP)

Dans de nombreux avions d'entraînement et pour de nombreux moteurs, le fabricant recommande d'opérer avec une EGT rich of peak lors du croisière à des réglages de puissance plus élevés. Une cible courante se situe autour de 50 °F à 100 °F rich of peak EGT, mais la valeur exacte doit provenir du POH ou des données du fabricant du moteur.
Les caractéristiques typiques de l'exploitation ROP incluent :
  • Higher power for a given manifold pressure and RPM compared to leaner mixtures.
  • Higher fuel flow and therefore higher fuel consumption.
  • Moderate to high CHT, depending on how far rich of peak the mixture is set.
  • Good detonation margin at very rich settings (for example, full rich at high power for cooling and detonation protection).
Dans la formation des pilotes étudiants, l'utilisation du mode ROP est généralement mise en avant car elle est simple et conforme aux pratiques conservatrices de refroidissement du moteur, notamment lorsque l'équipement de surveillance détaillée du moteur n'est pas installé.

Fonctionnement Lean of Peak (LOP)

Le fonctionnement Lean of peak signifie régler le mélange de manière à ce que la température des gaz d’échappement (EGT) soit du côté pauvre du point de pic EGT, généralement entre 10 °F et 50 °F lean of peak ou plus, selon la conception du moteur et les recommandations du fabricant. Le fonctionnement LOP est généralement associé à un débit de carburant plus faible et à une température de culasse (CHT) plus fraîche à des réglages de puissance appropriés réduits.
Les caractéristiques clés de l'opération LOP incluent :
  • Lower fuel flow and improved specific fuel consumption (more miles per gallon of fuel).
  • Lower CHT compared to ROP at the same power, which can be beneficial for engine longevity.
  • Reduced power output for a given throttle and RPM setting compared to ROP.
  • Possible roughness if fuel distribution between cylinders is uneven, because some cylinders may be much leaner than others.
L'utilisation du mode LOP n'est pas recommandée pour tous les moteurs et est rarement enseignée comme technique principale dans la formation de base. Elle nécessite généralement :
  • Manufacturer approval for lean-of-peak operation.
  • Good fuel distribution (often more consistent in fuel-injected engines).
  • Detailed engine monitoring (multi-probe EGT and CHT) to ensure that all cylinders remain within safe limits.
Les pilotes étudiants ne doivent pas tenter une opération lean-of-peak sans l'approbation claire de leur instructeur et la confirmation que l'aéronef et le moteur spécifiques sont adaptés.

Considérations opérationnelles et sécurité

Le contrôle du mélange a un effet direct sur la santé et la sécurité du moteur. Des réglages incorrects du mélange, surtout à haute puissance, peuvent entraîner des dommages au moteur ou une perte de puissance. Les pilotes débutants doivent comprendre les principaux risques et comment les éviter.

Risques liés à une richesse trop pauvre

Faire fonctionner le moteur avec un mélange trop pauvre à des réglages de puissance élevés peut provoquer des températures et des pressions internes excessives. Deux dangers principaux sont :
  • Detonation: Uncontrolled, explosive combustion in the cylinder that can damage pistons, rings, and cylinder heads.
  • Pre-ignition: Fuel-air mixture igniting before the spark plug fires, often due to hot spots in the combustion chamber, which can rapidly overheat and damage components.
Pour réduire ces risques, de nombreux POH précisent que l'appauvrissement du mélange n'est pas autorisé au-delà d'un certain réglage de puissance (par exemple, au-delà de 75 % de la puissance), sauf si une procédure spécifique est suivie. Les pilotes débutants doivent toujours respecter ces limites.

Risques liés à un fonctionnement avec un mélange trop riche

Fonctionner avec un mélange excessivement riche présente également des inconvénients :
  • Spark plug fouling: Unburned fuel and lead deposits can foul spark plugs, causing rough running, misfires, or difficulty starting.
  • Carbon buildup: Soot and carbon deposits can accumulate on valves and in combustion chambers.
  • Reduced efficiency: Fuel consumption increases without a corresponding increase in useful power or cooling benefit.
  • Potential for after-firing: Excess fuel in the exhaust can ignite, causing backfires or pops.
Au sol, un appauvrissement agressif pendant le roulage est souvent recommandé pour réduire l'encrassement des bougies, en particulier lors des vols d'entraînement répétés. En vol, le mélange doit être ajusté pour éviter d'être inutilement riche, surtout en croisière.

Mélange et altitude

À mesure que l'altitude augmente, la densité de l'air diminue. Si la commande du mélange est laissée en plein riche pendant la montée, le mélange devient progressivement plus riche car la même quantité de carburant est mélangée à moins d'air. Cela entraîne une perte de puissance et un encrassement potentiel des bougies. Par conséquent, un appauvrissement est généralement nécessaire au-dessus d'une certaine altitude de densité, souvent spécifiée dans le POH (par exemple, au-dessus de 3 000 pieds).
Dans les aéroports situés en haute altitude, il est souvent nécessaire d'appauvrir le mélange au sol, tant pour le roulage que pour le décollage. Une technique courante consiste à appauvrir pour obtenir un régime maximal au ralenti à plein gaz lors de la montée en régime statique avant le décollage, comme décrit dans le POH. Les pilotes étudiants opérant depuis des aéroports situés en haute altitude devraient recevoir des instructions spécifiques sur ces procédures.

Mélange et givrage du carburateur

Les moteurs à carburateur sont sensibles à la formation de glace dans le carburateur, ce qui peut réduire la puissance ou arrêter le moteur. La chaleur du carburateur introduit de l'air plus chaud et moins dense dans le moteur, ce qui enrichit efficacement le mélange. Lorsque la chaleur du carburateur est appliquée, surtout en croisière, il peut être nécessaire d’appauvrir davantage le mélange pour maintenir le rapport air-carburant souhaité. Lorsque la chaleur du carburateur est retirée, le mélange devient à nouveau plus pauvre, il peut donc être nécessaire de l’enrichir.
Les pilotes en formation doivent surveiller le régime moteur (RPM) et la régularité du moteur lors de l'application ou du retrait du chauffage du carburateur et ajuster le mélange en conséquence, en suivant le POH.

Exemples pratiques

Les exemples courts suivants illustrent comment le contrôle du mélange peut être utilisé dans des scénarios d'entraînement typiques. Ils sont génériques ; suivez toujours le POH et les conseils de votre instructeur.

Exemple 1 : Affinage du mélange en croisière à 5 500 pieds

Un pilote étudiant dans un avion école biplace à 5 500 pieds règle la puissance de croisière à 2 400 tr/min. Le mélange est lentement appauvri jusqu'au pic de la température des gaz d'échappement (EGT), puis enrichi jusqu'à ce que l'EGT soit environ 75 6F riche par rapport au pic et que le moteur tourne en douceur. Le débit de carburant diminue par rapport au mélange riche complet, et la vitesse reste proche de la vitesse de croisière attendue selon le POH.

Exemple 2 : Départ d'un aéroport en haute altitude

À une altitude de terrain de 6 000 pieds, le POH indique au pilote d'appauvrir le mélange pour un régime maximal lors d'un essai statique à pleine puissance avant le décollage. L'élève pousse la manette des gaz à fond, appauvrit le mélange jusqu'à ce que le régime atteigne son pic, puis laisse le mélange à ce réglage pour le décollage, garantissant que le moteur développe une puissance adéquate dans l'air raréfié.

Exemple 3 : Mélange au taxi pour éviter l'encrassement des bougies

Lors d'une journée d'entraînement chargée dans un aéroport situé à basse altitude, l'élève pilote appauvrit agressivement le mélange pendant le roulage afin que toute tentative d'application de la pleine puissance fasse caler le moteur. Cela réduit l'encrassement des bougies et sert également de rappel pour enrichir le mélange avant le décollage, dans le cadre de la checklist pré-décollage.

Résumé

Le contrôle du mélange permet au pilote d'ajuster le rapport carburant-air en fonction de l'altitude, de la température et des réglages de puissance. Une utilisation appropriée du mélange améliore les performances, réduit la consommation de carburant et protège le moteur contre les dommages. Des concepts tels que rich of peak et lean of peak EGT décrivent comment le mélange est réglé par rapport au point de température maximale des gaz d'échappement et sont particulièrement pertinents en croisière. Les pilotes étudiants doivent apprendre et appliquer les procédures spécifiques de mélange données dans le POH pour leur avion d'entraînement et consulter leurs instructeurs avant d'utiliser des techniques avancées telles que l'opération lean-of-peak.