Lorsque de l'air s’écoule autour d'un profil, des variations de pression ont lieu tout autour de lui. Les profils d'ailes sont dessinés de façon à ce que, en vol, une dépression s’établit à l'extrados, alors qu'une surpression s'établit à l'intrados. Cette différence de pression est à l'origine d'une force tirant le profil à la fois vers le haut et vers l'arrière appelée résultante.
Cette force s'applique en un point particulier de la ligne de référence qu’est le centre de poussée.
La résultante peut être alors décomposée en deux forces différentes :
ØLa première, perpendiculaire à la direction de l'écoulement, est la composante efficace. C'est la portance ou composante verticale.
ØLa seconde, parallèle à la direction de l'écoulement, est l'inévitable composante parasite. C’est la traînée ou composante horizontale.
Le centre de poussée est le point d’application des forces de la portance et de la traînée en fonction de l’angle d’incidence.
De ce fait, l’écoulement de l’air autour d’une aile de profil classique provoque une perturbation importante : Les filets d’air sont alors plus déformés sur l’extrados que sur l’intrados.
Quelques notions sont ici à dégager :
ØExtrados : C’est la ligne joignant le bord d’attaque au bord de fuite par le dessus.
ØIntrados : C’est la ligne joignant le bord d’attaque au bord de fuite par le dessous.
La finesse d'un aérodyne est le rapport, à une vitesse donnée, entre sa portance et sa traînée aérodynamique. Elle est égale au rapport entre la distance horizontale parcourue et la hauteur de chute, à vitesse constante et sans force de propulsion, ou encore au rapport entre la vitesse horizontale et la vitesse verticale nommé taux de chute :
Fz / Fx = Vhorizontale / Vvertivale
Le quotient détermine ainsi la distance que peut parcourir un avion tout en étant en absence de poussée, c’est-à-dire en planant.
Pour un aérodyne donné, la finesse varie en fonction de l'incidence de l'aile. Cependant, il faut adapter la vitesse étant donné que le coefficientde portance varie aussi selon l’angle d’incidence.
C'est pourquoi la finesse varie avec la vitesse sur trajectoire en suivant une courbe que l’on appelle la polaire des vitesses.
La polaire présente l'intérêt de mettre en évidences les points importants de performance de l'aile.
La polaire d’un profil décrit les variations des coefficients de portance (Cz) en fonction de la traînée (Cx). Cependant, la variation de ces composantes vectorielles formera en conséquence des points décrivant les limites qu’un profil peut atteindre.
La polaire des vitesses est de ce fait une courbe représentant le taux de chute en fonction de la vitesse sur trajectoire ou vitesse indiquée.
On constate que Cz connaît un maximum pour une valeur donnée, lorsque le maximum est dépassé, la portance n'équilibre plus le poids et l'avion décroche. Cela correspond à la partie décroissante de la courbe.
Chaque aile a donc sa polaire. Ainsi, chaque profil a une polaire particulière.
Les Dispositifs Hypersustentateurs ont pour fonction d’augmenter la portance aux basses vitesses et de diminuer la finesse, par augmentation de la traînée.
ØDispositifs de Bord d’Attaque : Le Bord d’Attaque à pour effet d’augmenter la Cz max, de Cx et l’incidence max. C’est la surface supérieure de l’aile ou du profil.
Les becs sont placés sur le bord d'attaque de l'aile pour retarder le décrochement des filets d'air sur l'extrados. Le bec est en fait une portion du bord d'attaque de la voilure qui s'écarte vers l'avant et vers le bas. Il cumule donc plusieurs effets : il augmente la surface de l'aile et retarde le décollement des filets d'air par effet de fente.
Bec à Fixe : C’est des Bec de sécurité, utile à basse vitesse.
Bec à Fente Rétractable :
ØBecs à Fente Automatiques : Ils sont rétractés au bord d'attaque et sortent vers l'avant automatiquement grâce à la dépression locale à incidence élevée.
ØBec à Fente Commandé ou Slat : De même principe que le précédent mais commandé par le pilote.
Bec Basculant : C'est en fait le bord d'attaque qui bascule vers le bas, comme un volet sans fente.
Bec Kruger : C'est un petit volet accroché au bord d'attaque et rabattu sur l'intrados. En pivotant, tout en restant attaché, il augmente la courbure.
Bec Handley Page : C’est une surface écartée du bord d'attaque : Elles allient basculement et fente qui assure une meilleurs efficacité des aillerons à grande incidence.
Bec Betz :
ØDispositifs de Bords de Fuite : Le Bord de Fuite à pour effet d’augmenter du Cz max, l’incidence max et fortement Cx. C’est la surface inférieure de l’aile ou du profil.
Les volets se trouvent sur la partie interne de l'aile. Leur objectif est d'augmenter la cambrure de l'aile, voire dans certains cas la surface alaire.
Les angles de braquage des volets dépendent de la phase dans laquelle se trouve l'avion : décollage ou atterrissage.
Volet d’Intrados : Le volet d'Intrados se trouve sous l'arrière de l'aile. Il se braque vers le bas, en augmentant la portance mais également beaucoup la traînée.
Volet Zap : De même configuration que le volet d’Intrados. Il effectue toutefois un déplacement de translation, afin d’augmenter la surface alaire.
Volet de Courbure : Le volet de Courbure, articulé à la partie arrière de l'aile, se braque vers le bas. On distingue alors deux types de volet de courbure : le volet de Courbure Ordinaire et le volet de Courbure à fente.
Volet Fowler : C'est un volet dont le déplacement combine une translation et une rotation : dans un premier temps, il recule pour augmenter la surface alaire puis il se cabre vers le bas pour augmenter la courbure. Le volet peut lui même être en deux ou trois parties, avec alors une ou deux fentes supplémentaires. On distingue alors deux types de volet Fowler : le volet Fowler Ordinaire et le volet Fowler Multiple.
Un vol en palier stabilisé est, par définition, un vol horizontal à vitesse et altitude constantes.
Ainsi pour que la vitesse soit constante, il faut que le vecteur Traction soit égal au vecteur Traînée et pour que l’altitude soit constante, il faut que le vecteur Portance soit égal au vecteur Poids.
D’autres manœuvres sont aussi importantes afin de garder une certaine stabilité lors d’un vol en palier stabilisé.
D’une part, la stabilité de Route se caractérise par l’effet du vent sur les surfaces verticales. Cet effet tend à « redresser »l’avion par rotation autour de l’axe de lacet.
D’autres part, la stabilité Latérale est un phénomène observable lorsque l’aile en arrière attaque les filets d’air obliques : la traînée et la portancesont moins importantes que celle de l’aile à l’avant. Alors, la différence de portance entraîne une rotation de l’avion autour de l’axe de roulis et une contre réaction tend à réduire le déplacement latéral de l’avion.
L’écoulement de l’air n’est pas ici parallèle au plan symétrique de l’avion : On dit que cet écoulement est dissymétrique. L’avion est donc en dérapage.
Au contraire, la glissade est un phénomène décrivant l’avion étant incliné : L’aile au vent a une portance supérieur à celle de l’aile sous le vent, provoquant une rotation autour de l’axe de roulis. Ensuite l’attaque du vent relatif latéral sur l’aile provoque un effet de rotation sur l’axe de lacet.
Le profil d’une aile est spécifique à l’application de l’avion. Ainsi, les différentes types de profils sont classés par familles suivant la forme générale qu’ils ont.On distingue alors 6 familles :
ØBiconvexe Symétrique : La Ligne moyenne est rectiligne.
ØBiconvexe Dissymétrique : La ligne moyenne est à simple courbure. L’intrados et l’extrados sont convexes
ØPlan Convexe : La ligne moyenne est à simple courbure. L’intrados est plat et l’extrados est convexe.
ØCreux : La ligne moyenne est à simple courbure. L’intrados est concave et l’extrados est convexe.
ØDouble Courbure : La ligne moyenne est à double courbure.
ØSupercritique : Utilisable à des conditions extrèmes, en particulier à de très hautes vitesses.
