La mécanique du vol est l'étude des forces s'appliquant à un aéronef dans un environnement aérien.
Elle nécessite la connaissance de ses caractéristiques géométriques, aérodynamiques, massiques et propulsives. Toutes ces forces vont s'appliquer au centre de gravité de l'avion.
La mécanique du vol s’intéresse à la fois au calcul des performances, lié à la trajectoire du centre de gravité, et à l’étude des qualités de vol, liée au mouvement de l’appareil autour du centre de gravité.
Trois grandes forces de natures différentes s'appliquent sur un aéronef en vol selon la mécanique du vol :
- Les forces aérodynamiques représentées par `\vec{Ra}` = Résultante aérodynamique
- La pesanteur représentée par `\vec{mg}` = masse totale de l'aéronef x par l'intensité de la pesanteur (g = 9,81 N/kg en France)
- Les forces de propulsion représentées par `\vec{Tu}` = Force motrice produite par le ou les moteurs.
L'incidence est définie par rapport à l'axe de l'aéronef et non de la voilure. Pour diminuer la traînée en croisière, la voilure fait un certain angle avec l'axe de l'aéronef.
Cet angle s'appelle angle de calage. C'est l'angle entre la corde de profil de l'aile et l'axe longitudinal de l'aéronef.
Hypothèse simplificatrice pour la suite :
L'angle de calage voilure/avion est supposé être égal à 0, d'où l'incidence avion est égale à l'incidence profil.
L'inclinaison latérale appelée également assiette latérale.
L'angle de dérapage est dû à une dissymétrie, l'avion étant en attaque oblique. À ne pas confondre avec la dérive étudiée en navigation.
La mécanique du vol comporte beaucoup de formules, mais afin de ne pas surcharger ce chapitre, nous avons fait le choix de ne pas toutes les développer.
Par la suite dans ce chapitre, nous appellerons :
- GMP (Groupe moto-propulseur) : tous les avions à hélices équipés de moteurs à pistons.
- GTR (Groupe turbo-réacteur) : tous les avions équipés de moteurs à turbines (réacteurs)
- GTP (Groupe turbo-propulseur) : tous les avions à hélices équipés de moteurs à turbines.
La surcharge d'un avion peut créer une variété de problèmes :
- l'avion a besoin d'une vitesse de décollage plus élevée, ce qui entraîne une course de décollage plus longue ;
- le taux et l'angle de montée sont tous deux réduits ;
- le plafond de croisière est abaissé ;
- la vitesse de croisière est réduite ;
- la plage de croisière est raccourcie ;
- la maniabilité est réduite ;
- un distance d'atterrissage plus longue due la vitesse d'atterrissage plus élevée ;
- des charges excessives sont imposées sur la structure, en particulier le train d'atterrissage, etc...