Portance Article, Signification, Explication

Force perpendiculaire au vent relatif de l'aile et orientée vers l'extrados (surface extérieure de l'aile située sur le dessus). Pour comprendre la portance, il faut se remémorer nos cours de physique newtonienne. Tout corps au repos reste au repos, et tout corps animé d'un mouvement continue rectiligne conserve cette quantité de mouvement jusqu'à ce qu'il soit soumis à l'application d'une force extérieure. Si l'on observe une déviation dans le flux de l'air, ou si l'air à l'origine au repos est accéléré, alors une force y a été imprimée. La physique newtonienne stipule que pour chaque action il existe une réaction opposée de force égale. Ainsi pour générer une portance, l'aile doit créer une action sur l'air qui génère une réaction appelée portance. Cette portance est égale à la modification du moment de l'air qu'elle dévie vers le bas. Le moment est le produit de la masse par la vitesse. La portance d'une aile est donc proportionnelle à la quantité d'air dévié vers le bas multipliée par la vitesse verticale de cet air. Pour obtenir plus de portance, l'aile peut soit dévier plus d'air ou augmenter la vitesse verticale de cet air. Cette vitesse verticale derrière l'aile est le flux descendant.

Il existe une autre théorie, malheureusement fausse mais très répandue bien que datant des années 20, pour expliquer la portance qui elle se base sur l'équation de Bernoulli. Cette formule postule que lorsque un fluide (ici de l'air) est en mouvement la pression statique diminue.

L'air qui rencontre une aile présentant un angle d'attaque au vent relatif doit parcourir un plus grand chemin sur l'extrados que celle de l'intrados (surface de l'air en dessous de l'aile). Il y a donc une diminution de la pression sur l'extrados comparé à celle de l'intrados. La résultante de ces pressions (surpression sur l'intrados et souspression sur l'extrados) est entre autre la portance dirigée vers le haut lorsque l'aile présent un angle d'incidence positif (le bord d'attaque est situé plus haut que le bord de fuite).

Or, cette théorie basée sur « le plus grand chemin sur l'extrados » suppose sans le dire que deux particules d'air voisines au bord d'attaque, l'une passant par l'extrados, l'autre passant par l'intrados, doivent être voisines au bord de fuite, ce qui est faux (cela est facilement prouvé en soufflerie avec de la fumée colorée).

Il n'en reste pas moins que la formule de Bernoulli s'applique tout de même.

Le résultat global de la déviation de l'air par l'aile est une force R dirigée vers le haut de l'aile et légèrement vers l'arrière appelé résultante aérodynamique. La décomposition vectorielle de cette force R en une composante perpendiculaire au vent relatif est dénomé Portance et celle parallèle au vent relatif est dénomée Trainée.

La portance d'une aile dépend de différents facteurs. a) La forme ( le profil) de l'aile. b) La surface de l'aile. Lorsque la surface augmente, la portance augmente c) La masse volumique de l'air entourant l'aile. Lorsque celle-ci augmente (altitude plus basse) la potance augmente et inversément. d) L'angle d'attaque de l'aile par rapport au vent relatif. Lorsque l'angle augmente la portance augmente.L'angle de portance maximum se situe entre 15 et 20 degrés suivant le profil de l'aile. Une fois ce angle dépassé la portance s'effondre.L'angle d'attaque est caractérisé dans la formule de la portance par le coefficient de portance Cy (CL dans la litérature anglo-saxonne) d) La vitesse de l'aile par rapport à l'air ambiant.

Un pilote en vol peut jouer sur ces facteurs pour adapter sa portance.

Considérons un avion en vol. En vol rectiligne uniforme le vecteur portance devra toujours être égale et opposée au vecteur poids. Si la masse volumique de l'air diminue (l'altitude augmente) la portance diminuera et le pilote pourra rétablir la portance en augmentant soit la vitesse ou l''angle d'attaque de l'aile. Lorsque le pilote réduit sa vitesse pour l'atterrissage il devra rétablir sa portance soit en augmentant son angle d'attaque soit en agrandisant la surface de ses ailes en sortant ses dispositifs hypersustentateurs ( flaps). L'emploi de dispositifs hypersustentateurs augmente aussi le coefficient de portance.

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