Comment les avions tiennent-ils en l'air ?

Quand on les observe, on se dit que l'Homme a réussi à bien copier la nature pour son confort. Mais recréer artificiellement le vol est avant tout une prouesse scientifique car il faut maîtriser quelques principes de physique avant de faire tenir un avion dans les airs.

Mais comment arrive-t-on à faire voler les avions ? Comme les oiseaux, ils sont munis d'une paire d'ailes mais contrairement à eux, elles sont immobiles. C'est donc en comprenant les lois des éléments et en jouant avec elles que nos avions peuvent parcourir de si grandes distances sans tomber.

sachant que !

Les ailes d'un avion sont essentielles car bien que les avions ne battent pas des ailes, elles jouent un rôle majeur dans le vol. Représentez-vous un avion, en plein vol. L'air pénétré s'écoule horizontalement le long de l'avion et donc de ses ailes. Mais la surface supérieure des ailes, l'extrados, va bien entendu bouleverser cet écoulement d'air, ainsi il s'y crée une forte dépression qui elle-même va créer une force verticale : la portance. Et c'est elle qui va compenser le poids important de l'appareil et toujours le maintenir vers le haut. Mais l'avion ne pèse plus très lourd lorsqu'il avance à une vitesse rapide, un peu plus d'une dizaine de kilogrammes, qui eux ne vont pas être compensés par la portance. C'est pourquoi un avion a toujours tendance à s'acheminer légèrement vers le sol, seulement nous ne le voyons pas. N'ayez pas peur, le vol n'en sera que meilleur. Car l'avion en descendant très peu, conserve sa vitesse de vol et donc aussi sa portance. Et en effet, il est important de veiller à cette force nécessaire car elle-même n'est pas constante : elle varie en fonction de la température et de la densité de l'air.
La portance seule ne peut expliquer pourquoi les avions se maintiennent dans les airs, une force verticale ne suffit pas, il en faut aussi une horizontale.

De l'énergie pour avancer

En réalité il ne s'agit pas d'une force en plus, mais plutôt d'une force induite par la portance. Rappelez-vous le principe d'inertie de Newton : pour maintenir le mouvement horizontal d'un corps dans le vide il ne faut aucune énergie. Mais alors que se passe-t-il dans l'air ? Dans un liquide ou un gaz, le mouvement est freiné par une force : c'est la traînée et dans le cas des avions, c'est même la traînée induite par la portance. Cela explique que pour qu'un avion avance horizontalement, il lui faut une énergie pour contrer la force de trainée. Les avions tirent donc leur énergie de leur force motrice, mais pour les planeurs ? Les planeurs puisent leur énergie dans leur poids. Pour que portance et traînée se compensent bien ils sont toujours un peu inclinés, cela explique pourquoi la représentation de leur traînée n'est jamais parfaitement horizontale.