A volume égal, la masse d’un avion est plus importante que la masse de l’air, comment un avion fait-il pour voler ?

Résumé du document

Depuis la nuit des temps les hommes aiment explorer de nouveaux domaines. Il en est de même dans l'aéronautique, à l'image de Léonard de Vinci qui dés 1500 commençait déjà à imaginer les plans d'une machine volante plus lourde que l'air. Le vol pour l'homme est un vieux rêve, la légende d'Icare le confirme. Nous nous consacrerons essentiellement aux vols des avions autopropulsés plus lourds que l'air. Il faut attendre le XIXéme siècle et le début du XXéme siècle pour aboutir à la compréhension que nous avons actuellement de l'ensemble des phénomènes qui concernent l'aéronautique. Ce n'est que le 9 octobre 1890 que le français Clément Ader réussi à faire voler, l'Eole, un « plus lourd que l'air » (expression du début du XXéme siècle pour caractériser les premiers avions plus lourds que l'air). C'est d'ailleurs lui qui employa pour la première fois le terme avion qui vient du latin « avis » qui signifie avion. Sachant qu'un avion a pour un volume égal, une masse plus importante que celle de l'air ; nous verrons, comment fait-il pour voler ? Pour répondre à cette problématique le plus succinctement possible, nous ferons un brève historique de l'aviation, puis nous évoquerons les forces subies par l'avion durant le vol, et enfin nous verrons la portance, cette force qui fait tenir l'avion en l'air pendant le vol. Et nous
terminerons par une conclusion globale sur tous les éléments abordés.

Extraits

[...] Pourquoi le fluide suit-il la surface courbe? À cause de la viscosité du fluide : la résistance à l'avancement qui donne à l'air une sorte "adhérence". La viscosité de l'air est très faible mais est suffisante pour que les molécules d'air se collent à la surface. La vitesse relative entre la surface et les molécules d'air les plus proches est presque nulle. Un peu au-dessus de la surface, le fluide a un peu de vitesse et plus on s'éloigne de la surface, plus la vitesse du fluide s'élève jusqu'à atteindre la vitesse du flux extérieur. [...]

[...] C'était un Écossais de Glasgow qui conçut, le 19 Juin 1897, un planeur original appelé Hawk. L'appareil possédait deux roues de bicyclettes formant le train d'atterrissage. L'envol s'effectue au moyen d'un treuil actionné par des aides et parfois par des chevaux. L'Avion III, de Clément Ader, effectue un vol de 300 mètres devant un comité militaire le 14 Octobre 1897 à Satory. Ce vol s'étant déroulé dans des conditions météorologiques très mauvaises, l'Avion III est endommagé lors de son atterrissage. Mais le premier vol exceptionnel n'arriva que bien plus tard. «Succès. Stop. [...]

[...] Contrairement aux idées reçu les avions ne se reposent pas sur l'air. Le processus de vol s'apparenterait plutôt à un phénomène de succion. L'aile d'un avion, appelée surface portante, a été spécialement étudié et conçue pour produire une certaine sustentation, c'est-à-dire une force qui rend possible le vol d'engins plus lourds que l'air. Formule La portance est la composante verticale de la résultante aérodynamique générée par l'air sur l'aile elle a pour formule : Rz = x p x x S x Cz Avec : - Rz : la portance (en Newton) - P : masse volumique de l'air (en Kg/m^3) - : vitesse relative (en - S : surface Alaire (en - Cz : coefficient de portance Les théories visant à expliquer le phénomène de portance Expliquer le phénomène de portance revient à se poser la question que tout le monde se demande c'est-à-dire : Comment un avion fait-il pour voler ? [...]

[...] Si la vitesse double, la traînée parasite quadruple. L'image ci- dessous met en évidence la traînée parasite. -La traînée induite parce qu'elle est une conséquence directe et incontournable du tourbillon de Prandtl (du nom de l'aérodynamicien allemand qui, le premier, a décrit que la dissymétrie de l'écoulement de l'air autour de l'aile est équivalente à un tourbillon), et qu'elle est donc induite curieusement, par la portance. En effet, chaque fois qu'il y a portance, il y a nécessairement tourbillon autour du profil. [...]

[...] En pratique, on peut admettre que le poids s'exerce toujours selon une ligne qui va du centre de gravité de l'avion au centre de la Terre. On pourrait croire à première vue que le poids change seulement en fonction de la vitesse relative. En réalité, lorsqu'un avion manœuvre, il subit des variations de son facteur de charge, G qui modifient la charge supportée par les ailes. Un avion qui effectue un virage en palier avec une inclinaison de 60 degrés est soumis à un facteur de charge égal à 2. [...]