Grâce à quoi l’avion vole-t-il ?

 

Pour répondre à cette question, nous avons demandé de l’aide à un ingénieur dans le domaine aéronautique, François DUTAPIROUX. M. DUTAPIROUX travaille depuis 25 ans comme ingénieur dans l’usine Airbus à Toulouse, et est l’un de ses meilleurs spécialistes.

 

Comment l’aile permet-elle à l’avion de voler ?

L’aile- ou la voilure- est l'ensemble des surfaces d'un avion assurant la portance en vol. La différence de la forme entre l’extrados (partie supérieure) et l’intrados (partie inferieure) de l’aile crée la différence de pression. Notamment, la dépression de côté de l’extrados et la surpression de côté de l’intrados. Il y a alors apparition d'une force physique, qui est la portance. Comme disait un pionnier de l'aviation, capitaine Ferber : « La portance est une fleur qui naît de la vitesse ». Elle repose sur la déflexion d'une masse d'air par une aile en mouvement (image 1). En effet, c’est cette force, qui permet à l’avion de monter dans le ciel.

 

Cela veut-il dire que l’aile est la partie la plus importante de l'avion ?

Mais non, l’avion n’a pas de partie plus importante q'une autre. Il ne faut pas oublier aussi les parties comme l’empennage, qui assure la stabilité du vol, le nez, qui rend la forme de l'avion plus aérodynamique, ou encore les moteurs, qui créent la poussée.

 

A quoi servent les volets ?

Les volets sont les dispositifs déployés sur l'aile d'un avion. Ils servent, en augmentant la surface de l’aile et en changeant sa forme, à augmenter sa portance aux basses vitesses, et rabaisser ainsi la vitesse de décrochage (image 2).

 

Grâce à quoi l'avion tourne-t-il dans l'air?

Durant le vol, l’avion tourne grâce aux ailerons. Ce sont les gouvernes aérodynamiques, situés aux bouts des ailes (au bout et au milieu, pour les grands avions). Les ailerons se déplacent en sens opposé (l'un monte quand l'autre descend et inversement) et produisent un moment de roulis.                                         

 

Sur les ailles, il y a souvent des parties qui s’appellent winglets. Qu’est-ce que c’est et quel est leur rôle ?

Pour commencer, une winglet est une ailette située au bout des ailes d'un avion (image 3). Elle est sensiblement verticale et permet un gain d'efficacité de quelques pourcent, en réduisant la traînée induite par la portance. Pour mieux comprendre son importance, imaginez l’aile d’un Airbus A380.  Pour pouvoir voler, ce grand avion a besoin de grandes ailes. Sans les winglets, ses ailes devraient être encore plus grandes, ce qui entrainerait l’augmentation de la taille et de la masse. Cela causerait des difficultés aussi bien dans les aéroports que dans le vol. Mais, ce n'est pas la seule utilité des winglets. Elles servent de plus, à diminuer l’influence des tourbillons marginaux (un flux d’air, à l’extrémité des ailes, qui a tendance de passer de l’intrados à l’extrados) (image 5). Ce dernier augmente non seulement la traînée de l'avion, mais cause de la turbulence derrière l'appareil qui persiste sur de longues distances. Il est particulièrement dangereux d'entrer dans ce tourbillon derrière un avion gros porteur, ce qui conduit à des temps et des distances de séparation minimales dans la gestion des mouvements d'avions.

 

Comment une telle machine comme l'avion arrive à freiner si vite et si efficacement?

Comme vous le savez, les avions atterrissent à des grandes vitesses, qui peuvent atteindre 275-300 km/h pour un Airbus A380.  Pour ralentir davantage, l’avion n’utilise pas seulement ses freins, mais aussi la reverse, un dispositif permettant d'orienter vers l'avant la poussée exercée par un moteur à hélice ou à réaction. Il se sert également de destructeurs de portance, une surface mobile de forme généralement rectangulaire, située sur l'extrados de l'aile d'un avion (image 4). La sortie d'un destructeur de portance augmente sa traînée et diminue la portance de l'aile. Ce système permet d'assurer un freinage aérodynamique efficace, en vol ou à l'atterrissage, mais aussi de servir de gouverne de gauchissement en complément des ailerons (par braquage dissymétrique), et de diminuer l'effet des turbulences pour le confort des passagers et la diminution de la fatigue de l'aile.