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Les forces aérodynamiques - Portance et traînée

Phraséologie Anglaise

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Si la vitesse du vent relatif augmente, dans l'expérience précédente, on constate que la force qui s'exerce sur la main augmente également. Cette force s'appelle la RESULTANTE AERODYNAMIQUE.

Tant que la main reste tendue perpendiculairement au vent relatif, elle reste soumise à cette résultante aérodynamique et à son poids ; ces deux forces sont équilibrées par l'effort musculaire nécessaire pour la maintenir dans sa position.

Si l'on tourne la paume de la main vers le sol, la résultante aérodynamique est pratiquement nulle, en raison de la surface minime opposée au vent relatif.

Si, enfin, on incline la main pour présenter la paume sous un certain angle d'incidence par rapport au vent relatif (fig. 2.3), on constate que la main se soulève vers l'arrière ; on a donc modifié la direction de la résultante aérodynamique. Celle-ci peut être décomposée en deux forces (fig. 2.4) :

  • une composante PERPENDICULAIRE AU VENT RELATIF, dirigée vers le haut, et qui s'oppose au poids de la main : c'est la PORTANCE
  • une composante PARALLELE AU VENT RELATIF et dirigée DANS LE MÊME SENS que lui : c'est la TRAINEE.


Si le vent relatif est assez fort, la portance peut être suffisante pour équilibrer le poids de la main et du bras mais il faudra toujours équilibrer la traînée par un effort musculaire.


Fig 2.3,2.4

Transposons l'expérience ci-dessus au cas d'un avion en vol. Le vent relatif (1) soumet les ailes à une force aérodynamique :

  • dont la composante "PORTANCE" s'oppose au poids de l'avion
  • dont la composante "TRAINEE" constitue la résistance que l'air oppose à son avancement.

Si l'on se réfère à la notion d'équilibre des corps, on sait que la condition nécessaire, pour qu'un corps soit en équilibre, est que la somme de toutes les forces qui agissent sur lui soit nulle. Or, un avion en vol est soumis globalement à 4 forces, à savoir :

son POIDS, la TRACTION de l'hélice, la PORTANCE des ailes et la TRAINEE.

On en déduit aisément les conditions nécessaires pour qu'un avion puisse se maintenir en vol horizontal à vitesse constante (fig. 2.5), à savoir :

LA TRACTION DE L'HELICE DOIT EQUILIBRER LA TRAINEE, et
LA PORTANCE DES AILES DOIT EQUILIBRER LE POIDS.



Fig 2.5

 

(1) Dans le cas d'un avion en vol, la vitesse du vent relatif est égale à la vitesse de l'avion par rapport à la masse d'air (appelée vitesse propre), que celle-ci soit en mouvement ou non. La direction et la vitesse du vent météorologique, qui est la vitesse de déplacement de la masse d'air par rapport au sol, n'ont aucune influence sur le vent relatif (pour autant que ce vent soit de vitesse et de direction constante) !