Mécanique de vol
Elle constitue l'étude des forces s'exerçant lors du vol de l'aéronef.
Ces forces peuvent être regroupées en fonction de leur origine:
-origine inertielle qui est fonction des accélérations subies par la
masse de l'avion.
-origine propulsive, générée par les moteurs de l'avion.
-origine aérodynamique, induite par la vitesse de déplacement de
l'avion.
Toutes ces forces s'appliquent au centre de gravité G de l'avion or en
vol rectiligne uniforme sa trajectoire est une droite et sa vitesse
est constante, donc la somme des forces s'appliquant au point G est
nécessairement nulle :
ΣF=O.
La
portance
C'est une force, aussi appelée sustentation, dirigée du bas vers le
haut, et qui a son centre en un point de l'aile: le centre de poussée.
Elle est opposée au poids de l'avion et doit lui être au moins égale
pour que l'avion s'élève. Elle résulte de la pénétration dans l'air de
l'aile.
Intéressons nous au profil de l'aile.
 L'écoulement
de l'air sur la partie supérieure de l'aile (Extrados) est plus rapide
que celui de la partie inférieure (Intrados). Cela est dû au profil de
l'aile, bombé sur le dessus. Il en résulte une pression plus faible
sur l'extrados et donc une aspiration vers le haut. La sustentation
est générée principalement par l'extrados.
L'angle que forme l'aile avec la couche
d'air qu'elle traverse (appelé angle d'incidence) agit sur la
portance de l'aile. Plus celui ci augmente, plus la portance
augmente. Mais cela jusqu'à un certain point. Au delà, l'aile
décroche brutalement et perd sa portance.
La traînée
C'est la force opposée au déplacement de l'avion et qui résulte de sa
résistance à l'air . C'est la résistance à l'avancement, on cherche
donc à la réduire au maximum.
Exemples d'influence de la forme du corps sur la résistance :
Le
corps fuselé est le mieux adapté pour diminuer la résistance à l'air.
En effet, la zone de dépression est comblée, les tourbillons sont
nuls, et les filets d'air se rejoignent. Le coefficient de de
résistance est très faible.
La
forme des aéronefs nécessite une étude minutieuse pour avoir le
minimum de résistance à l'air.
Maintenant que l'on a vu ces deux composantes, on peut faire un
premier bilan sur les forces appliquées à l'avion.
Pour résumer, on dira que la force qui s'exerce sur l'aile est la
résultante aérodynamique. Elle se décompose en deux forces : la
Portance et la traînée.
Le
Poids.
C'est une force qui agit sur la masse totale de l'avion. Elle
s'applique en un point: le centre de gravité. Elle est dirigée vers le
centre de la Terre et s'exprime en Newton.
C'est contre cette force que l'aéronef doit lutter pour s'élever dans
les airs. Pour que l'altitude soit constante, il faut que la valeur de
la portance soit égale à celle du poids. Le poids joue aussi un rôle
dans le choix des matériaux et dans la structure de l'avion car la
voilure et le fuselage
subissent des efforts importants.
Traction.
Elle provient des moteurs par l'intermédiaire de l'hélice. Si l'avion
a des réacteurs, c'est la poussée de ceux ci qui équilibre la traînée.
Une hélice imprime à une masse d'air une accélération vers l'arrière
et elle reçoit à son tour une force dirigée vers l'avant: c'est la
traction et l'avion est propulsé vers l'avant. Lors du décollage,
l'aile rencontre l'air chassé par l'hélice, et il commence à y avoir
une portance.
On
distingue trois catégories de propulseurs:
Les groupes
motopropulseurs:
Moteur à combustion interne (moteur à piston) couplé à une hélice
tractive ou propulsive.
Carburant : essence.
Performances: rendement de 25 % à 35 %. Utilisation aux basses
altitudes. Basses vitesses.
Utilisation préférentielle: aviation légère et sportive. Travail
aérien
Les groupes
turbopropulseurs:
 Turbomachine
couplée à une hélice tractive ou propulsive.
Carburant: kérosène.
Performances: Meilleur rendement aux moyennes altitudes. Vitesses
moyennes.
Utilisation préférentielle: Transport passagers courts
courriers, transport militaire en opération.
Les groupes
turboréacteurs:
 Carburant:
kérosène
Performances: Meilleur rendement aux hautes altitudes. Grandes
vitesses pouvant aller à des vitesses supersoniques.
Utilisation préférentielle: Transport de fret ou passagers en moyens
et longs courriers. Opérations tactiques militaires.
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