·  Ecoulement de l'air
Le vol de l'avion est réalisé grâce aux interactions existant entre les éléments sustentateurs (en particulier les ailes) et la masse d'air dans laquelle l'avion se déplace. Durant un vol, c'est l'avion qui est en mouvement par rapport à l'air, cependant pour étudier les phénomènes aérodynamiques liés à la sustentation, on se place dans le référentiel de l'avion où l'on considère l'avion comme immobile et l'air en déplacement: c'est la manière de procéder en soufflerie. On distingue ainsi trois grands types d'écoulement:

·  Résistance de l'air

Mise en évidence: Si on prend une plaque verticalement en la déplaçant de façon horizontale on ressent une force qui tend à s'opposer au déplacement: cette force s'appelle la résistance de l'air. En se plaçant dans une soufflerie, on constate que sur la partie avant de la plaque il se crée une pression exercée par l'air alors que sur l'arrière il se forme un vide relatif qui tend à aspirer la plaque. Cette dépression entraîne la formation d'un écoulement tourbillonnaire.

 

·  Expression de la résistance de l'air

- paramètres influençant la résistance de l'air
1. l'aire : si on double l'aire de la plaque la force mesurée au dynamomètre double également. La résistance de l'air est donc proportionnelle à l'aire

2. la vitesse: en augmentant la vitesse de l'écoulement de l'air, la force exercée par l'air augmente. Expérimentalement on peut mettre en évidence que la résistance à l'air est proportionnelle au carré de la vitesse.

3. Masse volumique: en altitude la densité de l'air diminue. On peut considérer qu'il y a moins de particules d'air pour un même volume, or si le nombre de particules diminue la résistance diminue elle aussi. La résistance de l'air est donc proportionnel à la masse volumique.

4. La forme du corps: selon la forme du corps la résistance de l'air sera plus ou moins grande. Pour un corps sphérique, la résistance de l'air sera moins importante que pour une plaque.


La résistance de l'air est proportionnelle à la surface présentée perpendiculairement à l'écoulement, au carré de la vitesse de l'écoulement, à la masse volumique de l'air et dépend de la forme du corps. On peut donc écrire que :

R = K . pV²S
R résistance de l'air(en newton)
K le coefficient tenant compte de la forme du corps et de l'état de sa surface
p masse volumique de l'air (en kg.m^-3)
V la vitesse en m.s^-1
S l'aire (en m²)

·  Visualisation de l'écoulement autour de l'aile

- Profil d'une aile



- Ecoulement en vol rectiligne

l'écoulement est principalement laminaire.

- Ecoulement avec vol en inclinaison

l'écoulement est laminaire sur la partie avant de l'aile et devient tourbillonnaire sur la partie arrière.

·  Les tourbillons marginaux

Appelés également turbulence de sillage, ces tourbillons sont dus au principe même de la portance qui n’existe que par la différence de pression entre l’intrados et l’extrados de l’aile. La pression étant plus importante à l’intrados, l’air tend à se déplacer vers l’extrados afin d’équilibrer les pressions. Ce courant d’air se traduit par une divergence des filets à l’intrados et une convergence des filets vers le fuselage à l’extrados.

Il résulte, de ce phénomène, une traînée induite qui est d’autant plus faible que l’allongement de l’aile est importante.

Ces tourbillons sont dangereux pour un avion léger qui serait pris dans ce gros porteur. Le pilote prendra garde en tenant compte de la direction du vent et devra se tenir légèrement au dessus du plan de l’aile de l’avion qui le précède.