LE VOL DE L'AVION

Cet exposé sans prétention présente simplement les phénomènes physiques du vol.

L'equilibre du vol horizontal rectiligne

Un avion est en vol horizontal rectiligne uniforme lorsque sa vitesse est constante et que sa direction est une droite horizontale.

Forces appliquées :

• - P : le poids de l'avion
  
• - T : la traction de l'hélice
  
• - R : la résultante aérodynamique decomposée en Fz = la portance qui s'oppose au poids et en Fx = la trainée qui s'oppose à la traction.
  

Origine de la resultante aérodynamique

Observons pour cela le profil d'une aile d'avion, c'est à dire la coupe longitudinale de l'aile comme le montre le schema ci-dessous.

Maintenant si on materialise les filets d'air autour de ce profil lorsque l'avion vole, on obtient la figure suivante.

• 1 - En aval du bord d'attaque les filets d'air sont parallèles et non perturbés par l'aile
• 2 - Au niveau du bord d'attaque ils se separent en deux groupes : ceux qui passent sur l'intrados et ceux qui passe sous l'extrados
• 3 - Les filets d'air qui passent sur l'extrados parcourent un chemin plus long ,du fait de la coubure du profil, que ceux qui passent sous l'intrados
• 4 - Les filets d'air se rejoignent au bord de fuite où ils retouvent leur course initiale en aval de l'aile

En 3 se trouve la clé de l'enigme : le chemin emprunté par les filet passant sur l'extrados etant plus long que celui des filets de l'intrados, ils vont donc plus vite. Ainsi par effet Venturi il se forme une depression sur l'extrados qui aspire en quelque sorte l'aile vers le haut : il y a création d'une force, c'est la resultante aérodynamique. En fait c'est de la resultante des pressions et depressions élémentaires sur toute la surface de l'aile qui donne donne naissance à cette force qui se determine par les formules de bernouilli (cas des vitesses inferrieures à la vitesse du son), de Barré-Saint Venant (cas des vitesses transsoniques,sonique et supersoniques).

Conclusion

Le vol d'un avion est un equilibre qui resulte de l'action de differentes forces. Pour s'elever dans les airs on doit creer une force pour combattre le poids. Avec un avion cette force est crée dynamiquement, c'est un aérodyne, par opposition aux aérostats (montgolfière, dirigeables).
Mais comme on l'a vu cette création de portance va de paire avec une force adverse : la trainée qu'il faut combattre avec la puissance du moteur. Donc l'equilibre vient de la conception de l'aile : minimiser la trainée tout en favorisant la portance, c'est l'adéquation que doivent résoudre les aérodynamiciens dans leur metier. Et bien entendu en fonction de l'utilisation projetée de l'avion, donc des performances voulues par le cahier des charges.