Comment fonctionne un système de pressurisation dans un avion ?

À haute altitude, l’air extérieur est beaucoup moins dense et sa pression devient insuffisante pour assurer une respiration normale. Un avion de ligne doit donc créer dans sa cabine un environnement artificiel, en y introduisant de l’air extérieur comprimé et en contrôlant en permanence la quantité d’air qui s’en échappe. La pressurisation ne transforme pas la cabine en espace maintenu exactement à la pression du niveau de la mer : elle réduit plutôt fortement l’écart avec l’extérieur, afin de rendre le vol compatible avec les capacités physiologiques des passagers et de l’équipage.

L’air comprimé introduit dans la cabine

Dans les avions équipés de turboréacteurs classiques, une partie de l’air est prélevée à différents étages du compresseur du moteur. Cet air extérieur a déjà été comprimé par le moteur, mais il est très chaud et sa pression doit être adaptée avant son arrivée dans la cabine. Il traverse donc le système de conditionnement de l’air, qui le refroidit et règle son débit. Il ne s’agit pas de gaz provenant de la combustion : l’air utilisé est prélevé en amont de celle-ci dans le compresseur. Certains avions plus récents utilisent aussi des compresseurs entraînés électriquement, qui produisent l’air nécessaire sans dépendre de la même manière des prélèvements effectués sur les moteurs. Dans tous les cas, le principe reste l’apport d’air extérieur comprimé.

Une pression contrôlée, pas une pression constante

La cabine constitue une enceinte étanche relative, mais elle n’est pas totalement isolée de l’extérieur. De l’air neuf y entre continuellement, tandis qu’une vanne de sortie, souvent appelée outflow valve, laisse s’échapper une partie de l’air. Un calculateur de pressurisation commande cette vanne en fonction de la phase du vol et de la pression mesurée dans la cabine. En limitant ou en augmentant l’évacuation, il maintient la pression interne à la valeur prévue. Pendant la montée, la pression de la cabine diminue progressivement, même si l’avion monte beaucoup plus rapidement dans l’atmosphère. Pendant la descente, elle augmente de façon maîtrisée pour éviter des variations trop brutales. Le réglage doit aussi respecter la différence maximale de pression entre l’intérieur et l’extérieur, car le fuselage doit supporter les efforts produits par cette différence.

Respirer malgré la raréfaction de l’air

L’air de la cabine contient toujours principalement de l’azote et environ un cinquième d’oxygène, comme l’air extérieur. La pressurisation n’augmente donc pas nécessairement la proportion d’oxygène ; elle augmente surtout la pression totale et, par conséquent, la pression partielle de l’oxygène disponible pour la respiration. À l’altitude de croisière, l’extérieur est trop raréfié pour être respiré normalement, alors que l’intérieur de la cabine est maintenu à une pression correspondant à une altitude bien plus basse, comparable à celle d’une région montagneuse. Cette pression est un compromis entre le confort physiologique des occupants et les contraintes mécaniques imposées à la cellule de l’avion. Elle peut provoquer une sensation d’oreilles bouchées lors des variations de pression, mais celles-ci sont généralement progressives.

Renouvellement et recirculation de l’air

Le système ne se contente pas de remplir la cabine une seule fois. L’air neuf est distribué dans les différentes zones, puis une partie de l’air intérieur est évacuée et une autre peut être recirculée après traitement. Sur de nombreux avions modernes, l’air recirculé passe par des filtres à haute efficacité, tandis que l’apport d’air extérieur assure le renouvellement nécessaire et contribue à limiter l’accumulation de dioxyde de carbone. Le débit d’air, la température et la pression sont gérés par des systèmes liés, mais ces fonctions ne sont pas identiques : le conditionnement règle notamment la température, alors que la pressurisation agit principalement sur la pression et l’évacuation de l’air.

Le rôle des dispositifs d’urgence

Une perte importante de pression, appelée dépressurisation, peut survenir si l’étanchéité de la cabine est gravement compromise ou si le système ne parvient plus à maintenir la pression prévue. Des masques à oxygène peuvent alors se déployer automatiquement afin de fournir temporairement de l’oxygène aux occupants. Ils ne rétablissent pas la pression de la cabine : ils permettent de continuer à respirer pendant que l’équipage applique les procédures d’urgence, notamment la descente vers une altitude où l’air extérieur peut de nouveau être respiré sans assistance. La pressurisation normale repose donc sur trois actions complémentaires : comprimer et introduire de l’air extérieur, le répartir dans la cabine et contrôler précisément la quantité évacuée.