POURQUOI UN AVION VOLE ?

LA PORTANCE RÉSUMÉ


Comment une aile produit la portance ?

Nous avons vu sur la page Site de la NASA que les théories sur la génération de la portance sont devenues une source de grande polémique et deux camps s'affrontent:
- le camp qui soutient la position de «Bernoulli»
- le camp qui soutient la position de «Newton»
Sachant d'ailleurs que ni Newton ni Bernoulli n'ont jamais essayé d'expliquer la portance aérodynamique d'un objet.
Certaines théories enseignées aux étudiants en Physique, en Aérodynamique et aux pilotes sont malheureusement fallacieuses ou incorrectes.

Les fausses théories sur le principe de Bernoulli

Théorie des temps de transit égaux

Cette explication est celle qui est la plus souvent avancée pour justifier l'accélération des filets d'air sur l'extrados. L'air se sépare au bord d'attaque, une partie passe au-dessus de l'aile (extrados) avec un trajet plus long que l'autre partie passant en-dessous de l'aile (intrados). Et comme les 2 filets d'air sont supposés se retrouver au bord de fuite, celui passant par l'extrados va donc plus vite.
Ce point est totalement faux, les expériences en soufflerie démontrent que les filets d'air passant par l'extrados arrivent bien avant ceux passant par l'intrados et ne seront jamais rattrapés par les filets d'air passant en-dessous de l'aile.
L'application de cette théorie nécessiterait que la longueur de l'extrados soit 50% plus longue que celle de l'intrados (on est en fait à 1,5 ou 2,5% sur nos profils actuels) Gale M.Craig.

Théorie de la cambrure

Une aile produirait une portance parce qu'elle est cambrée sur sa partie supérieure (extrados) et plate sur sa partie inférieure (intrados). Ce point est totalement faux, n'importe quelle aile ordinaire vole à l'envers, notamment lors des meetings aériens. En réalité c'est l'angle d'attaque (incidence) qui crée la portance.

Théorie du Venturi

Cette théorie met en avant l’idée que la surface supérieure d’une aile agirait comme un venturi qui accélèrerait le flux d'air. Elle impose donc un resserrement du flux. Cette théorie est également fausse car une section d'aile n'est pas vraiment un demi-Buse Venturi. Et puis il est facile de démontrer en soufflerie qu’une plaque plane peu générer de la portance. Dans ce cas, l’effet venturi est complètement absent puisqu’il n’existe aucun resserrement.

Les fausses théories sur la loi de Newton

Théorie du ricochet

Cette théorie assimile la portance aérodynamique à une pierre ricochant sur une surface d'eau. Elle est basée sur l’idée que la portance serait due à l’énergie développée par les molécules qui « frappent » le dessous du plan porteur. Elle fait référence à la troisième loi de Newton.
Mais cette théorie est également fausse, elle néglige la réalité physique, c'est l'ensemble de la surface inférieure et supérieure d'une aile qui contribuent à la rotation du flux d'air.

Alors comment une aile produit une portance ?

Nous avons vu tout au long de ce chapitre que plusieurs principes physiques étaient impliqués dans la production de la portance.
Chacun des énoncés suivants est exact:
L'aile produit une portance si elle vole avec un angle d'attaque.
L'aile produit une portance parce ce qu'il existe une circulation.
L'aile produit une portance suivant le principe de Bernoulli.
L'aile produit une portance suivant le principe d'interaction (action/réaction) de la loi de Newton.
Examinons maintenant la relation entre ces principes physiques. Obtenons-nous un peu de portance en raison du principe Bernoulli, et un peu plus en raison de la loi de Newton ? Non, les lois de la physique ne sont pas cumulatives de cette façon.
Il y a un seul processus de production de la portance. Chacune des explications détaillées ci-dessus se concentre sur un aspect différent de ce processus. L'aile produit une circulation d'air en fonction de son angle d'attaque (et sa Vitesse). Cette circulation de l'air au-dessus de l'aile se déplace plus vite que l'air ambiant. Ce qui provoque une faible pression (dépression) au-dessus de l'aile en conformité avec le principe de Bernoulli. Cette faible pression "tire" vers le haut sur l'aile et "tire" vers le bas le flux d'air, conformément à toutes les lois de Newton.
Mais pour vraiment comprendre les détails de la génération de la portance, il faut avoir une bonne connaissance pratique des équations d'Euler.


Oiseau

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