Comment l'air pénètre dans la cabine d'un avion : la science derrière la respiration à 10 670 mètres d'altitude
par le Dr Petra Illig, MD, AME
Vous êtes confortablement installé côté hublot, en pleine ascension à 9 000 mètres d'altitude, lorsqu'une pensée vous traverse l'esprit : d'où vient tout cet air ?
C'est une question que la plupart des passagers ne se posent jamais… jusqu'à ce que des turbulences surviennent, que l'air de la cabine devienne étouffant ou que quelqu'un à proximité se mette à tousser. Soudain, on prend pleinement conscience de l'air que l'on respire dans ce tube de métal pressurisé filant à travers le ciel.
La vérité sur l'air en cabine est bien plus fascinante — et rassurante — que la plupart des gens ne l'imaginent. Levons le voile sur l'un des systèmes les plus méconnus de l'aviation.
image : Airbus
Le système de prélèvement d'air : votre bouée de sauvetage en altitude
En croisière à 10 670 mètres d'altitude, l'air extérieur est hostile à la vie humaine. La température extérieure peut atteindre -65 °C (-85 °F) et l'air est si raréfié qu'il ne contient pas suffisamment d'oxygène pour permettre la respiration.
Comment l'air frais pénètre-t-il à l'intérieur ?
La réponse réside dans un ingénieux système d'ingénierie appelé système d'air de prélèvement . L'air de prélèvement est de l'air comprimé prélevé à l'étage compresseur du moteur, en amont des sections de combustion du carburant, avec des valeurs typiques de 200 à 250 °C (400 à 500 °F) et de 275 kPa (40 psi) .
Voici comment ça fonctionne :
Étape 1 : L'air pénètre dans le moteur
L'air extérieur à l'avion pénètre dans les turbines où il est comprimé et chauffé, ce qui le met sous pression. La majeure partie de cet air est ensuite dirigée vers la chambre de combustion pour brûler avec le kérosène et générer la poussée, mais une partie est déviée avant d'atteindre la flamme.
Étape 2 : Refroidir l'air surchauffé
Comme l'air de prélèvement est à plus de 250 °C lorsqu'il quitte le moteur, il doit être refroidi par un échangeur de chaleur air-air avant d'être mis en circulation, en faisant passer de l'air froid extérieur sur l'air de prélèvement chaud jusqu'à atteindre la température souhaitée.
Imaginez un radiateur de voiture, mais fonctionnant à l'air au lieu du liquide de refroidissement. Le système utilise l'air extérieur glacial comme agent de refroidissement, abaissant ainsi la température à un niveau confortable dans l'habitacle.
Étape 3 : Répartition dans la cabine
Une fois refroidi et conditionné, cet air frais est distribué dans tout l'appareil. L'air pénètre dans la cabine par de nombreuses entrées d'air situées en partie supérieure et sort au niveau du plancher, conçues pour éviter les courants d'air longitudinaux à l'intérieur de la cabine.
Comprendre la pressurisation de la cabine : pourquoi vous pouvez respirer normalement
La pressurisation et l'apport d'oxygène sont deux choses distinctes, mais liées. Le système de pressurisation de la cabine garantit un apport suffisant en oxygène pour une respiration confortable.
Un fuselage étanche est pressurisé à l'aide d'une source d'air comprimé et contrôlé par un système de contrôle environnemental (ECS), la source la plus courante étant l'air prélevé de l'étage compresseur des moteurs à turbine à gaz.
Le défi de l'oxygène
À l'altitude de croisière, l'atmosphère contient à peu près le même pourcentage d'oxygène (environ 21 %), mais la pression de l'air est si basse qu'il n'y a tout simplement pas assez de molécules d'oxygène par respiration pour maintenir la conscience.
L'air en cabine pressurisée à 2 400 mètres d'altitude contient moins d'oxygène qu'au sol : environ les trois quarts (74 %) . C'est pourquoi la plupart des avions commerciaux maintiennent une pression cabine équivalente à celle d'une altitude de 1 800 à 2 400 mètres, même lorsqu'ils volent entre 10 500 et 12 000 mètres.
Le système fonctionne grâce à des soupapes de décharge, généralement situées à l'arrière du fuselage. Ces soupapes régulent la pression cabine et servent de soupape de sécurité ; des régulateurs automatiques ajustent en permanence leur position afin de maintenir une altitude cabine adéquate.
L’air que vous respirez réellement : air frais ou air recyclé
Voici maintenant la question que tout le monde se pose : l'air des avions est-il simplement recyclé en permanence ?
La réponse courte : Non.
La plupart des systèmes de ventilation des avions commerciaux modernes fournissent environ 50 % d'air frais prélevé sur le moteur et 50 % d'air recyclé . Voici ce qui garantit la sécurité de ce système :
L'avantage du filtre HEPA
La plupart des avions commerciaux américains utilisent des filtres HEPA (High Efficiency Particulate Air) dans le flux d'air recirculé, qui éliminent 99,97 % des particules, y compris les virus et les bactéries.
Il ne s'agit pas de filtres ordinaires, mais de systèmes de qualité hospitalière, utilisant la même technologie que dans les blocs opératoires. Environ 40 % de l'air de la cabine est filtré par des filtres HEPA, tandis que les 60 % restants sont de l'air frais extérieur. L'air de la cabine est ainsi entièrement renouvelé toutes les 2 à 3 minutes en moyenne en croisière.
L'air se renouvelle plus vite que dans votre bureau.
L'air de la cabine est entièrement renouvelé environ 15 fois par heure. Comparez cela à un immeuble de bureaux classique, dont l'air est renouvelé 2 à 4 fois par heure, et vous constaterez que l'air d'un avion est en réalité plus pur que celui de la plupart des environnements intérieurs que vous fréquentez régulièrement.
L'air alimentant les toilettes, les offices et les soutes de l'avion n'est pas recyclé dans la cabine. Il est directement rejeté par-dessus bord.
Le problème de l'humidité : pourquoi l'air des avions est-il si sec ?
C’est là que le système révèle sa principale limite : l’humidité.
Si l'air des cabines d'avion est remarquablement propre et bien filtré, il est aussi extraordinairement sec.
Pourquoi les cabanes sont plus sèches que le Sahara
La plupart des cabines d'avion ont un taux d'humidité relative compris entre 5 et 12 %, contre un taux d'humidité recommandé de 40 à 50 % pour un environnement intérieur confortable.
Mais la situation s'aggrave en altitude. De nombreuses sources indiquent que l'humidité en cabine peut chuter à seulement 0-7 % en croisière. C'est nettement plus sec que les 25 % d'humidité relative du Sahara.
La physique derrière la sécheresse
L'air en haute altitude est quasiment anhydre. Lorsqu'il est comprimé et réchauffé par le système de prélèvement d'air, son humidité relative diminue encore davantage. L'apport d'air frais ajoute de la vapeur d'eau à la cabine, mais l'air serait bien plus sec s'il était entièrement recyclé.
Les compagnies aériennes sont confrontées à une contrainte de conception : un taux d’humidité trop élevé en cabine peut provoquer de la condensation à l’intérieur de la structure de l’appareil, ce qui risque d’entraîner la corrosion des cellules en aluminium classiques. Les avions modernes en matériaux composites, comme le Boeing 787, peuvent supporter des taux d’humidité légèrement supérieurs, mais le problème persiste pour la majeure partie de la flotte.
Impacts de la faible humidité sur la santé
L'air extrêmement sec affecte les passagers de plusieurs manières :
- Déshydratation : Lors d'un vol de 10 heures, les passagers peuvent perdre de 1,6 à 2 litres d'eau, principalement par la respiration.
- Irritation des muqueuses : air sec dans les fosses nasales et la gorge
- Susceptibilité accrue aux agents pathogènes : Les muqueuses desséchées sont moins efficaces pour piéger les virus et les bactéries.
- Aggravation du décalage horaire : La Mayo Clinic indique que l'air sec et la déshydratation aggravent les symptômes du décalage horaire
- Inconfort : Sécheresse des yeux, de la peau et des voies respiratoires
Les masques humidificateurs personnels comme Kuvola peuvent aider à maintenir un niveau d'humidité adéquat pendant votre vol.
Démystifier les idées reçues sur l'air en cabine d'avion
Abordons de front les idées fausses :
Mythe n° 1 : « L’air de la cabine est simplement recyclé en permanence. »
En réalité , si une partie de l'air de la cabine est recyclée, de l'air frais y est continuellement renouvelé grâce à un système complexe de ventilation intégré aux moteurs. Les avions ne sont pas des environnements hermétiques. La moitié de l'air que vous respirez provient de l'extérieur, et le volume total d'air de la cabine se renouvelle toutes les 2 à 3 minutes.
Mythe n° 2 : « L’air recyclé rend malade »
Réalité : Des études ont montré qu'un avion bondé n'est pas plus contaminé par les germes que d'autres espaces clos, et généralement moins, Boeing indiquant que les filtres HEPA capturent entre 94 et 99,9 % des microbes en suspension dans l'air.
Les avions modernes sont équipés de systèmes de filtration de pointe capables d'éliminer plus de 95 % des germes, avec des systèmes HEPA de qualité hospitalière qui purifient et renouvellent l'air jusqu'à 30 fois par heure.
Mythe n° 3 : « Les pilotes réduisent le débit d'air pour économiser du carburant »
Réalité : Cette légende urbaine tenace est sans fondement — les pilotes ne réduisent pas systématiquement le débit d’air pour économiser du carburant. Le taux de ventilation est automatiquement contrôlé et maintenu pour la sécurité et le confort des passagers.
Mythe n°4 : « Les pilotes réduisent les niveaux d'oxygène pour maintenir les passagers dociles »
En réalité , non seulement c'est faux, mais une carence en oxygène provoquerait une hypoxie, entraînant confusion, nausées et maux de tête intenses, et non une docilité. Le niveau d'oxygène est déterminé par la pressurisation de la cabine et rarement ajusté en croisière, sauf en cas de dysfonctionnement.
Mythe n°5 : « L’air dans les avions est vicié et malsain »
En réalité , l'air dans une cabine d'avion se renouvelle beaucoup plus fréquemment que dans d'autres espaces intérieurs comme les magasins, les bureaux ou même les restaurants. Des études menées par la FAA et l'EASA indiquent que la qualité de l'air en cabine est équivalente, voire supérieure, à celle des autres moyens de transport en commun et des bâtiments publics.
Ce qui vous rend vraiment malade dans les avions
Si l'air est si pur, pourquoi les gens se sentent-ils souvent mal après avoir pris l'avion ?
Même si l'air est propre, ce n'est pas ce que les passagers respirent qui les rend malades, mais l' air vicié des avions , cette humidité extrêmement faible dont nous avons parlé précédemment. L'air sec altère les barrières muqueuses naturelles du corps, facilitant ainsi la prolifération des agents pathogènes.
Innovations modernes : La différence du Boeing 787
Certains avions récents s'attaquent de front au problème de l'humidité. Le Boeing 787 offre l'air le plus sain de tous les avions commerciaux, grâce à des filtres d'une efficacité de 99,97 % et à des niveaux d'humidité nettement supérieurs dus à sa structure entièrement composite, moins sujette à la condensation.
Le système de circulation unique du 787 pompe même de l'air sec à travers la doublure entre les parois de la cabine et le revêtement extérieur, permettant ainsi des niveaux d'humidité plus confortables sans risque de corrosion structurelle.
En résumé : plus propre que vous ne le pensez, plus sec que vous ne le souhaiteriez
L'air en cabine d'avion est une merveille d'ingénierie : remarquablement propre, efficacement renouvelé et soigneusement contrôlé. Les systèmes de filtration HEPA fonctionnent comme prévu, l'air frais provenant des moteurs est renouvelé en continu et le taux de renouvellement d'air est bien supérieur à celui de la plupart des bâtiments.
Le véritable problème n'est ni la qualité de l'air ni l'oxygène, mais l'humidité. Avec un taux d'humidité relative de 4 à 7 %, les cabines d'avion créent un environnement véritablement inconfortable qui peut aggraver la déshydratation, les irritations respiratoires et le décalage horaire.
Comprendre le fonctionnement des systèmes de ventilation des avions permet de démêler le vrai du faux. L'air que vous respirez à 10 670 mètres d'altitude est frais, filtré et sain. Il est simplement très sec.
Et c'est un problème qui mérite d'être résolu.
Le Dr Petra Illig, médecin urgentiste certifiée, est devenue médecin examinatrice aéronautique senior et a travaillé aussi bien pour des compagnies aériennes commerciales que pour des pilotes privés. Elle allie son expérience de pilote brevetée à des décennies de pratique aéromédicale spécialisée pour aborder la santé en cabine, la physiologie du vol et les normes de certification.
