APU, groupe de parc et PCA : comment un avion s’alimente en énergie au sol

Les moteurs sont arrêtés, les passagers descendent, mais dans le cockpit tous les écrans restent allumés, la cabine reste agréablement fraîche et, dans l’office, les fours tournent. Cette énergie vient bien de quelque part. Un avion de ligne à l’arrêt a deux possibilités : il s’alimente lui-même par son groupe auxiliaire (APU), ou il se branche sur l’aéroport – avec l’électricité au sol (GPU) et l’air préconditionné (PCA). Ce guide t’explique comment fonctionnent ces trois systèmes, pourquoi les aéroports préfèrent voir des câbles plutôt que du kérosène et comment reconnaître au grillage ce qui tourne en ce moment.

La réponse courte

Un avion au sol a besoin de trois choses : de l’électricité pour l’avionique, l’éclairage, l’office et le divertissement de bord, de l’air climatisé pour la cabine et – juste avant le départ – de l’air comprimé ou d’assez de puissance électrique pour démarrer les moteurs. L’APU située à l’arrière peut tout fournir. L’aéroport peut prendre en charge l’électricité et l’air climatisé, de sorte que l’APU n’est nécessaire que peu avant le démarrage des moteurs. Ce qui est possible à un poste de stationnement dépend de l’équipement du poste et des règles de chaque aéroport.

L’APU : la centrale électrique de la queue

L’Auxiliary Power Unit est, au fond, une petite turbine à gaz. Sur presque tous les jets, elle se trouve dans le cône arrière, derrière la cloison étanche – c’est pourquoi tu vois sur beaucoup d’avions de ligne, tout à l’arrière, une petite ouverture d’échappement, tantôt au centre de la pointe, tantôt décalée sur le côté. L’APU puise du carburant dans les réservoirs normaux et en tire deux choses :

• De la puissance sur arbre, qui entraîne un générateur par une boîte d’engrenages. Celui-ci alimente le réseau de bord, sur les gros avions de ligne en général en 115 volts alternatifs à 400 hertz.
• De l’air comprimé (air prélevé, en anglais bleed air), issu d’un compresseur de charge dédié ou prélevé sur le compresseur de la turbine. Cet air alimente les systèmes de climatisation (packs) et les démarreurs pneumatiques des moteurs principaux.

L’APU est démarrée électriquement, dans le cas le plus simple avec les batteries de bord. C’est ce qui fait la clé de l’indépendance d’un avion : avec des batteries chargées et une APU en état de marche, un équipage peut, même sur un poste éloigné sans aucun équipement au sol, mettre en route tous les systèmes et démarrer les moteurs.

Un peu d’histoire

Les groupes auxiliaires existent presque depuis les débuts du vol motorisé : dès la Seconde Guerre mondiale, de gros bombardiers utilisaient de petits moteurs à pistons pour entraîner des générateurs, et les premiers moteurs à réaction allemands étaient démarrés par un petit moteur à deux temps dédié, le démarreur Riedel. Le premier avion de ligne à réaction doté d’une turbine auxiliaire serait le Boeing 727 des années 1960. Il devait pouvoir se débrouiller aussi sur les petits aéroports sans beaucoup d’équipement au sol – précisément l’argument qui justifie l’APU aujourd’hui encore.

Qui construit les APU ?

Le marché se partage pour l’essentiel entre deux fournisseurs : Honeywell, nettement en tête, et Pratt & Whitney Canada, filiale de Pratt & Whitney. Pratt & Whitney Canada fournit par exemple les APU de l’Airbus A380 et du Boeing 787. Dans la famille A320, on a longtemps eu le choix entre un appareil Honeywell et l’APS3200 de Pratt & Whitney ; sur l’A320neo, Airbus a supprimé l’option Pratt & Whitney, l’APU y est de Honeywell. Pour les spotteurs, le constructeur n’est généralement pas visible, mais il est parfois audible : les différents modèles d’APU sonnent nettement différemment.

L’APU en vol

Normalement, l’équipage coupe l’APU dès que les moteurs tournent et que leurs générateurs ont pris le relais du réseau de bord – certaines compagnies la laissent en marche jusqu’après le décollage pour ne pas charger les moteurs avec de l’air prélevé pour la climatisation au moment de quitter le sol. En croisière, l’APU est alors une réserve : si un générateur de moteur tombe en panne, elle peut fournir du courant. Pour les vols long-courriers de biréacteurs selon les règles ETOPS, qui s’éloignent des aéroports de dégagement, une APU qui démarre de façon fiable joue donc un rôle important.

L’exemple le plus connu de son utilité en cas d’urgence est le vol 1549 d’US Airways en janvier 2009 : après la collision avec des oiseaux et la perte des deux moteurs, l’équipage a démarré l’APU, de sorte que l’avion est resté alimenté en électricité jusqu’à l’amerrissage forcé sur l’Hudson.

Ne confonds pas l’APU avec la Ram Air Turbine (RAT). C’est une petite hélice qui se déploie en urgence depuis le fuselage ou l’aile et qui est entraînée par le vent relatif. La RAT n’a ni moteur ni carburant et ne fournit que le strict nécessaire pour les commandes et les instruments importants – au sol, elle ne joue aucun rôle.

L’électricité au sol : le GPU

La Ground Power Unit fournit du courant de l’extérieur. Un câble est branché sur une prise extérieure de l’avion, le plus souvent sous la partie avant du fuselage. Les connecteurs sont normalisés au niveau international, si bien que le même équipement convient à presque tous les avions de ligne. Les gros-porteurs ont souvent plusieurs prises, car un seul câble ne suffit pas à leurs besoins.

Tu vois trois types sur l’aire de trafic :

Type	Comment ça fonctionne	Où tu le vois	Avantage typique
GPU diesel mobile	Un moteur thermique entraîne un générateur, sur remorque ou véhicule	Postes éloignés, zones de maintenance, petits aéroports	souple, ne demande aucun raccordement au réseau
Convertisseur fixe au poste de stationnement	convertit le courant du réseau en 400 hertz, le câble sort d’une fosse ou d’un mât	Postes de stationnement des aéroports modernes	silencieux, pas de gaz d’échappement près de l’avion
GPU à la passerelle	Le convertisseur est suspendu sous la passerelle, le câble se branche directement	Postes de contact avec passerelle	trajets courts, branchement rapide
GPU électrique mobile	appareil sur roues alimenté par batterie ou par le réseau	de plus en plus sur les aéroports avec des objectifs climatiques	souple, sans gaz d’échappement diesel

Pourquoi 400 hertz ?

Le courant domestique en Europe est à 50 hertz. Les avions en utilisent huit fois plus, car à fréquence plus élevée, transformateurs, générateurs et moteurs électriques peuvent être construits plus petits et plus légers pour la même puissance. Dans un avion, chaque kilogramme compte, mais au sol cela a des conséquences : l’aéroport ne peut pas simplement proposer une prise, il lui faut des convertisseurs de fréquence qui amènent le réseau au format de bord. Les petits avions, par exemple les turbopropulseurs et les jets d’affaires, fonctionnent en plus ou principalement en 28 volts continus – c’est pourquoi beaucoup de GPU ont les deux sorties.

Ce que l’électricité au sol ne peut pas faire

L’électricité seule ne met pas en route les gros moteurs des jets classiques. Leurs démarreurs sont des turbines à air, qui ont besoin d’air comprimé. La chaîne habituelle est donc : le GPU ou la batterie démarre l’APU, l’APU fournit de l’air prélevé, l’air prélevé fait monter les moteurs en régime. Sans APU, il faut un groupe de démarrage au sol (Air Start Unit, ASU), un chariot compresseur qui injecte de l’air comprimé par un tuyau.

Le PCA : l’air climatisé de l’aéroport

L’électricité ne fait que la moitié du travail. Une cabine pleine chauffe vite en été sur le poste de stationnement, et refroidit en hiver. À bord, ce sont les systèmes de climatisation qui s’en chargent, avec l’air prélevé de l’APU. Si l’on veut que l’APU reste éteinte, l’air doit venir de l’extérieur. C’est le Pre-Conditioned Air (PCA) : un climatiseur au sol refroidit ou chauffe l’air et le souffle par un gros tuyau souple dans un raccord situé sous le ventre du fuselage. De là, le système de climatisation de l’avion le répartit dans la cabine comme d’habitude.

Le PCA existe lui aussi en version mobile sur roues et en version fixe, le plus souvent directement à la passerelle. Le tuyau se reconnaît facilement : il est nettement plus épais qu’un câble d’alimentation et pend de la passerelle ou d’une fosse au sol jusqu’au fuselage. Comment sont conçus ces postes de contact et ces postes éloignés, l’article Portes, passerelles et postes éloignés le décrit.

APU ou équipement au sol : la comparaison directe

Critère	APU	GPU + PCA de l’aéroport
Source d’énergie	Kérosène des réservoirs de bord	le plus souvent réseau électrique de l’aéroport, parfois diesel
Bruit au poste de stationnement	nettement audible, sifflement aigu	silencieux, surtout avec les installations fixes
Gaz d’échappement sur l’aire de trafic	oui, directement sur l’avion	pas sur place avec les installations fixes
Usure	compte des heures de fonctionnement de l’APU, coûts de maintenance pour la compagnie	ménage l’APU
Indépendance	autonomie complète, même sur des postes isolés	seulement là où l’équipement est disponible
Démarrage des moteurs	fournit l’air comprimé pour le démarreur	l’électricité seule ne suffit pas sur les jets classiques

Le tableau explique pourquoi aéroports et compagnies vont dans le même sens. Les équipements au sol réduisent le bruit et les polluants atmosphériques directement près du bâtiment, là où travaille le personnel au sol, et épargnent à la compagnie du carburant et des coûts de maintenance sur l’APU. Beaucoup d’aéroports limitent donc dans leurs règlements d’utilisation la durée pendant laquelle une APU peut tourner avant le départ et après l’arrivée, quand le poste est équipé d’électricité au sol et de PCA. Les plages horaires exactes et les exceptions – par exemple en cas de forte chaleur, de problèmes techniques ou pour des types aux besoins particuliers – diffèrent d’un aéroport à l’autre et figurent dans les règles d’exploitation et les manuels aéronautiques respectifs.

Le déroulement à la porte : qui prend le relais et quand

Pendant la rotation, l’alimentation en énergie change plusieurs fois. Un déroulement typique à un poste de contact bien équipé ressemble à ceci :

Comment fonctionne le repoussage lui-même, l’article Le pushback l’explique ; quels véhicules y sont utilisés, l’article sur les tracteurs d’avions le détaille. Si tu veux faire connaissance avec les gens derrière les câbles et les tuyaux, lis l’aperçu Travailler sur l’aire de trafic.

Lire au grillage : qu’est-ce qui tourne en ce moment ?

Pour les spotteurs, l’alimentation en énergie est plus qu’une anecdote technique. Elle te révèle dans quelle phase se trouve un avion – surtout là où tu observes des postes de contact, par exemple depuis la terrasse d’observation de Hambourg ou la terrasse d’observation de Düsseldorf.

Quelques conseils pratiques tirés de ces connaissances :

• Estimer le départ : le passage de l’électricité au sol à l’APU est un signe fiable que le départ approche. Celui qui le voit a le temps de pointer l’appareil photo sur le pushback et la voie de circulation.
• Prévoir les turbulences de chaleur à l’arrière : les gaz de l’APU sont chauds. Si tu photographies un avion de trois quarts arrière avec une longue focale, l’air derrière la queue peut adoucir l’image. Un pas sur le côté aide souvent plus que n’importe quelle retouche.
• Enregistrer le son : la montée en régime d’une APU est un motif apprécié pour les enregistrements audio et vidéo. Comment capter proprement le son des moteurs et de l’APU, le guide Enregistrer le son des moteurs l’explique. Ne sous-estime pas le niveau sonore sur l’aire de trafic – plus de détails dans l’article Bruit des avions et audition et dans l’article Mesurer le bruit des avions.
• Demander lors des visites de l’aire de trafic : lors d’une visite en bus de l’aire de trafic, tu t’approches des postes de contact et peux voir de près les GPU de passerelle et les appareils de PCA.

Situations typiques sur l’aire de trafic

Tous les postes ne sont pas équipés de la même façon, et ça se voit à l’exploitation.

Postes éloignés sans passerelle : ici, les passagers vont à l’avion en bus. L’électricité au sol y vient soit d’une installation fixe dans le sol, soit d’un chariot mobile. Si aucun des deux n’existe, l’APU reste en marche pendant toute l’escale. Sur les postes éloignés des grands hubs comme Munich ou Francfort, regarde quelle solution est employée.

APU en panne : sous certaines conditions, une APU peut être temporairement hors service sans que l’avion doive rester au sol. L’appareil a alors besoin, sur chaque aéroport, d’électricité au sol, d’air climatisé et d’un groupe de démarrage. Si tu vois un chariot compresseur avec un gros tuyau sur le fuselage pendant le démarrage des moteurs, c’est souvent la raison.

Matins d’hiver : après une nuit froide sur le poste, la cabine a besoin de beaucoup de chaleur. En plus du PCA et de l’APU, le dégivrage fait alors souvent partie du programme – une bonne journée pour des photos de détail de l’aire de trafic.

Jours de forte chaleur : par températures élevées, les climatiseurs au sol atteignent leurs limites, surtout sur de gros appareils pleins. Certains aéroports autorisent dans ce cas des durées de fonctionnement d’APU plus longues. Ça s’entend : les après-midi chauds, ça siffle nettement plus sur l’aire de trafic.

Zone de maintenance : dans les hangars et sur les postes de maintenance, les avions restent souvent des heures sur l’alimentation au sol pendant que les techniciens travaillent sur les systèmes. Comment se déroulent les gros checks, l’article Maintenance des avions le décrit.

Conclusion

Un avion à l’arrêt n’est jamais vraiment éteint. Soit il s’alimente par son APU à l’arrière, soit l’aéroport prend le relais avec l’électricité au sol à 115 volts et 400 hertz et avec de l’air préconditionné par le tuyau de PCA. Comme les équipements au sol sont plus silencieux et plus propres, les aéroports misent de plus en plus sur eux et limitent l’usage de l’APU. Le groupe auxiliaire reste pourtant indispensable : comme source d’énergie indépendante sur les postes simples, comme fournisseur d’air comprimé pour le démarrage des moteurs et comme réserve en vol.