Comment on vole
Les quatre forces, comment les ailes portent, pourquoi les jets volent haut, comment les hélicoptères tiennent en l’air et pourquoi les avions restent stables, en langage simple.
Les quatre forces
- Enfants
Chaque avion subit quatre forces : le poids le tire vers le bas, la portance des ailes le tient en l’air, la poussée des moteurs le pousse en avant et la traînée de l’air le retient. Quand portance = poids et poussée = traînée, l’avion vole de façon stable.
Vérifie: Quelle force les moteurs produisent-ils ?
La poussée.
Comment les ailes portent
- Enfants
Une aile est un peu inclinée et bombée : elle dévie vers le bas l’air qui passe. Pousser l’air vers le bas pousse l’aile vers le haut. Plus l’air est rapide et l’aile grande, plus il y a de portance : un petit avion a besoin d’environ 26 m/s (51 nœuds) pour tenir en l’air.
Vérifie: Que devient la portance si l’avion vole plus lentement ?
Elle baisse, sauf si l’aile s’incline davantage. Trop lent, l’aile décroche.
Pourquoi les jets volent haut
- Ados
À 11 km (36 000 ft), l’air ne pèse que 0,36 kg par mètre cube, moins d’un tiers du niveau de la mer, et fait 217 K (-56 °C). Un air léger signifie moins de traînée : les avions de ligne brûlent moins de carburant par kilomètre, tant que ailes et moteurs fonctionnent encore.
Vérifie: Pourquoi un petit avion à hélice ne peut-il pas voler à 11 km lui aussi ?
Son moteur a besoin d’air pour respirer et ses ailes exigeraient bien plus de vitesse : la puissance manque pour les deux.
Comment les hélicoptères tiennent en l’air
- Ados
Le rotor qui tourne est une grande aile qui pousse une colonne d’air vers le bas. Un hélicoptère de 2700 kg aux pales de 5,1 m pousse l’air vers le bas à environ 12 m/s à travers le rotor, et a besoin d’au moins 305 kW rien que pour rester sur place.
Vérifie: Des pales plus longues demanderaient-elles plus ou moins de puissance ?
Moins : elles déplacent plus d’air plus lentement, ce qui coûte moins d’énergie.
Rester stable
- Premier cycle (DUT/BTS)
Si une rafale lève le nez, la queue est soulevée aussi et ramène le nez vers le bas. Les ingénieurs décrivent cette oscillation par deux nombres : sa rapidité (pulsation propre) et la vitesse à laquelle elle s’éteint (amortissement). Les pilotes aiment un amortissement entre environ 0,35 et 1,3.
Vérifie: Que se passerait-il avec un amortissement proche de zéro ?
Le nez continuerait d’osciller longtemps, ce qui est fatigant et difficile à contrôler.
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