Savez-vous pourquoi les avions volent ?
Miscellanea / / November 15, 2023
Les bases de l'aérodynamique en un mot.
Les avions permettent à l’humanité de parcourir de grandes distances en peu de temps. Sans eux, chacun de ces voyages deviendrait une épreuve difficile. Et peut-être vous êtes-vous demandé au moins une fois: pourquoi les avions volent-ils? Comment font-ils pour faire ça? Voyons cela.
En général, la réponse détaillée à cette question est assez complexe et les scientifiques argumenter sur le fonctionnement exact de l'aérodynamique et sur la façon de se lier d'amitié avec les lois de Newton, de Bernoulli et l'équation de Navier-Stokes. Mais de manière générale, le vol d'un appareil plus lourd que l'air peut être décrit comme suit.
Dans un avion dans les airs acte quatre forces de base: le poids, la portance, la traînée et la poussée. Le poids de l’avion le tire vers le sol. Ainsi, un Boeing 747 ordinaire a masse environ 450 tonnes - et ce n'est pas un cerf-volant qui peut être soulevé simplement par le vent.
La force de traction fait avancer l’avion. Il est créé par les moteurs dont il est équipé. Pendant le vol, le navire rencontre une résistance de l'environnement: l'air ralentit son mouvement. Mais grâce à la forme profilée de la voiture et aux moteurs puissants, cet impact est neutralisé.
Et enfin, la portance est ce qui permet à l’engin de rester dans le ciel. Les ailes d'avion ont une particularité formulaire - c'est ce qu'on appelle un « profil aérodynamique ». Ils sont convexes en haut et plus plats en bas.
En raison de la structure de l'aile, l'air qui y circule se raréfie par le haut, ce qui crée une pression réduite. Et sous l'aile, au contraire, il devient plus dense, créant une pression accrue.
La différence entre ces indicateurs détermine la force de portance qui maintient l'avion en l'air.
Pour assurer un flux constant d’air entrant, l’avion doit maintenir une vitesse suffisante à l’aide de ses moteurs. S'ils sont éteints, une machine relativement légère, bien sûr, pourra planer pendant un certain temps par inertie, mais alors la pression sous l'aile diminuera et le véhicule tombera.
Démonstration de ce à quoi ressemblent les courants d'air entrants, se courbant autour de l'aile d'un avion par le haut et par le bas. Vidéo Université de Cambridge / YouTube
En plus de pouvoir avancer tout en restant dans le ciel, l’avion doit aussi tant bien que mal prendre de l’altitude, descendre et tourner. Pour y parvenir, l'engin est équipé de différentes gouvernes: des ailerons sur les ailes, ainsi qu'une gouverne de profondeur et un gouvernail sur la queue. Ils peuvent tourner à volonté pilote - c'est-à-dire changer l'angle d'attaque.
Si augmenter l'angle d'attaque des ailerons et de la gouverne de profondeur, l'avion commence à collecter davantage d'air entrant, la pression sous les ailes augmente et l'appareil décolle. Si vous la réduisez, la pression d'en bas diminuera également et la voiture commencera à descendre.
Si tourner les ailerons et les gouvernails d'un côté de l'avion vers le haut et de l'autre vers le bas, puis une aile de l'avion commence à collecter plus d'air entrant et l'autre moins. De ce fait, la voiture s'incline vers la droite ou la gauche et commence à faire demi-tour. Les angles de rotation d'un avion dans les airs sont appelés « roulis », « tangage » et « lacet ».
De manière générale, vous connaissez désormais les bases de l’aérodynamique. Et la prochaine fois que vous volerez, vous comprendrez quel type de forces soutiennent l'avion dans le ciel.
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