Cette partie sur les bases de l'aéronautique est divisée en deux. Tout d'abord on retrouve les différentes commandes de l'avion puis les forces s'exerçant sur celui ci.
Le contrôle d'un avion se fait grâce à des parties mobiles au niveau des ailes et de la queue. C'est à dire : ailerons, volets, gouvernes de direction, gouvernes de profondeur. Ils assurent la stabilité d'un avion en vol et permettent de le diriger.
- La commande de profondeur
Elle permet de manoeuvrer la gouverne de profondeur. Cette dernière sert à
cabrer ou à piquer l'avion et donc de contrôler son assiette longitudinale.
Pour cela , il faut tirer ou pousser le manche c'est à dire le manœuvrer d'avant
en arrière.
La gouverne de profondeur est située à
l'arrière de l'avion. C'est une surface horizontale articulée autour d'un axe
horizontal également. Elle peut se relever ou s'abaisser afin de faire varier la
résultante aérodynamique générée par l'empennage horizontal.
- La commande de roulis Elle permet de manoeuvrer les ailerons, ceux-ci servant à contrôler l'inclinaison de l'avion de droite à gauche. Il faut donc déplacer le manche latéralement à droite ou à gauche ou bien le tourner comme un volant de voiture sur les avions équipés de volants.
En déplaçant son manche latéralement, le pilote va ainsi augmenter la portance d'une aile tandis qu'il diminue celle de l'autre. Le déséquilibre ainsi créé va faire se lever une aile tandis que l'autre s'enfonce: l'avion s'incline.
- La commande de lacet
Elle permet de manoeuvrer la gouverne de direction. Cette dernière fonctionne comme un gouvernail. Contrairement à un bateau dont le gouvernail est utilisé pour faire tourner le bâtiment, celui de l'avion ne sert qu'à contrôler la symétrie du vol, la mise en virage étant réalisée quant à elle en inclinant l'avion. Pour utiliser la gouverne de direction, il faut appuyer à droite ou à gauche sur les pédales appelées également "palonnier".
Etant plus lourd que l'air, les avions utilisent des moteurs qui leur procurent la puissance nécessaire pour voler, les ailes assurent quant à elle la sustentation ( force dirigée vers le haut appelée portance et s'opposant au poids de l'appareil ). Le vol d'un avion est soumis à quatre forces et dépend de l'équilibre de celles-ci.
- La poussée C'est la force grâce à laquelle l'avion progresse dans l'air. Cette force est crée par les réacteurs pour les gros avions ou par les hélices pour les avions de plus petites tailles. La poussée ( ou traction ) vers l'avant s'oppose à la traînée vers l'arrière.
- Le poids Le poids de l'avion est la force orientée vers le bas. Elle s'oppose à la portance.
- La portance
Bien que toutes les forces s'appliquant à l'avion soient indispensables celle si est sans aucun doute la plus importante. Elle permet à l'avion de voler. La portance est générée grâce au profil de l'aile d'ou cette forme particulière plutôt bombée. La section supérieure de l'aile ou extrados est plus courbée que la partie inférieure appelée intrados. Ainsi en vol normal, pour arriver en même temps à l'autre bout de l'aile, les filets de d'air sur l'extrados s'accélèrent et s'étirent. Les particules d'air sont donc moins nombreuses ce qui entraîne une diminution de la pression.
Formule de la portance : P = Cz * 1/2 * µ * V² *S
Avec : Cx = coefficient de traînée ; V = vitesse relative m/s ; µ = masse volumique du fluide kg/m^3 ; S = surface en m².
- La traînée Cette force s'oppose à la poussée , elle correspond à la résistance de l'air. Cependant les avions ont une surface unie et une forme conçue pour réduire la traîné. Elle dépend de la forme des ailes et du fuselage de l'appareil. Les meilleurs avions sont ceux qui possèdent la plus grande finesse.
Formule de la traînée : T = Cx * 1/2 * µ * V² * S
Avec : Cx = coefficient de traînée ; V = vitesse relative m/s ; µ = masse volumique du fluide kg/m^3 ; S = surface en m².
Petite explication de la finesse :
La finesse d'un avion, d'un planeur ou d'un hélicoptère, représente sa capacité à planer plus ou moins bien. Plus la finesse est importante, mieux l'appareil plane. Le chiffre de la finesse exprime le rapport de la distance parcourue sur la hauteur perdue. C'est à dire, la finesse représente "combien de fois" un "planeur" peut parcourir sa hauteur. Par exemple, un planeur ayant une finesse de 30 parcourra 30 km en perdant 1000 mètres d'altitude.
D'un pont de vue aérodynamique, la finesse est définie comme étant le rapport du coefficient de portance (Cz) sur le coefficient de traînée (Cx) et donc, si on les multiplie tous deux par ½ * µ * S * V², la finesse devient égale au rapport de la portance sur la traînée. Sur le schéma, à une vitesse donnée , nous visualisons l'angle alpha de plané comme étant l'angle fait entre la résultante aérodynamique et la portance. Les coefficients Cz et Cx vont toujours par paire pour une incidence donnée, il existe donc une incidence pour laquelle le rapport Cz/Cx est maximal, il s'agit de respectivement des Cz et Cx de finesse maximale définis pour l'incidence de finesse max.
Schéma récapitulatif des quatre forces exercées sur l'avion :
