En voyant un avion voler, une question vient naturellement : comment ça vole ? En fait, un avion vole grâce à ses ailes. Les moteurs l'aident aussi, mais qu'en est-il d'un planeur (avion sans moteur avec de grandes ailes) ? C'est ce que nous allons découvrir ensemble.
Pourquoi l'air permet-il le vol d'un avion ?
L'air est un gaz, et un gaz est par nature compressible. Cela signifie qu'il peut changer de volume : on peut le comprimer ou le laisser se détendre.
Imaginons de l'air immobile qui occupe un certain volume. Si on le met en mouvement, il va devoir se déplacer et augmenter l'espace qu'il occupe : il se détend et sa pression diminue.
Exemple : prenez une feuille de papier par deux bords. Si vous soufflez par dessous, elle se lève — normal. Mais si vous soufflez par dessus, elle se lève aussi ! Pourquoi ? Parce que vous créez une dépression sur la feuille. La nature a horreur du vide : elle le comble en attirant tout vers cette dépression, feuille comprise.
Le flux d'air autour d'une aile d'avion
L'air en mouvement pousse tout ce qui se trouve devant lui : c'est ce qu'on appelle le « flux ». Ce flux d'air autour d'un objet permet à une aile de voler. Mais attention, toutes les formes ne fonctionnent pas : on ne verra jamais un cube ni une boule voler !
Pour comprendre comment une aile vole, il faut s'intéresser aux forces en jeu. Pas de panique, c'est plus simple qu'il n'y paraît...
Poids, portance et traînée : les trois forces du vol
Le poids
Il y a d'abord le poids de l'aile, une force dirigée vers le bas.
La portance
Ensuite, il y a la force qu'exerce l'air. L'air pousse l'aile, mais doit aussi la soulever. La solution ? Observer les oiseaux : l'aile, vue de côté, est presque plate, mais bombée au-dessus et légèrement creusée en dessous.
Cette forme crée :
- Une surpression en dessous de l'aile (intrados), qui porte l'aile
- Une dépression au-dessus (extrados), qui l'aspire vers le haut
Contrairement à ce qu'on pourrait croire, c'est l'aspiration qui fait l'essentiel du travail : environ 70 % de la portance, contre seulement 30 % pour la surpression.
La traînée
Reste un dernier problème : pour obtenir cette portance, il faut du vent relatif, et ce vent pousse l'aile vers l'arrière. C'est la traînée. Pour contrer cette résistance, on incline l'aile vers l'avant pour la faire « glisser » sur l'air, comme sur une piste de ski.
En résumé : comment un avion reste-t-il en l'air ?
Une aile a un certain poids. Pour se soulève, elle doit créer une force compensatrice : la portance. Celle-ci est générée par le flux d'air qui, grâce à la différence de pression entre l'intrados et l'extrados, soulève l'aile.
Le flux d'air crée aussi une résistance appelée traînée, compensée par l'inclinaison de l'aile.
Vous vous demandez peut-être : « Si l'aile descend, comment peut-elle faire voler un avion ? » C'est là qu'interviennent les moteurs ou les courants aériens. Mais ce sera l'objet d'un prochain article !
