IV / Techniques de vol des avions

1/ Structure de l'avion

L'avion est composé de plusieurs parties. Certaines parties peuvent s'apparenter aux membres des oiseaux:

Deux ailes. Contrairement à celles des oiseaux, les ailes des avions sont fixes

 Le moteur

Des empennages (horizontal et vertical) qui se trouvent à l'arrière du fuselage. 

• Un fuselage qui constitue l'enveloppe de l'avion.

• Des trains d'atterrissage qui permettent à l'avion les déplacements au sol et d'amortir les efforts subis lors de la prise de contact avec la piste lors de l'atterrissage.

 

a/ Les ailes de l'avion

L'un des éléments principaux de l'avion sont ses ailes.
Les ailes des avions modernes sont fixes, contrairement à celles des oiseaux.

Cependant, leur structure est similaire:

 

Le bord d'attaque est l'avant de l'aile, sur lequel arrive l'air, et le bord de fuite est l'arrière. L'aile de l'avion comporte également un extrados et un intrados.
Le profil de l'aile est ainsi le même que celui de l'oiseau. Ce profil permet également à l'avion de recevoir l'une des forces exercée également sur l'oiseau : la portance, qui leur permet de s'élever.


Chez les avions également, on peut retrouver plusieurs types d'ailes, par exemple :

 L'aile rectangulaire
File:Vulcan.delta.arp.jpgL'aile Delta
Fichier:Norwegian F16A over Balkans.jpgL'aile en flèche
File:Spitfire.planform.arp.jpgL'aile elliptique
L'aile trapezoïdale

Cependant, les ailes de l'avion peuvent être montées à différentes hauteurs sur le fuselage (en position haute, basse ou médiane) :

Aile basse  Aile haute Aile médiane 

 

Ainsi, même si l'aile de l'avion est fixe et que celle de l'oiseau est mobile, les deux partagent un même profil, essentiel au vol. Cependant, la forme de l'aile de l'avion est très différente de celle de l'oiseau. On peut donc dire que l'homme s'est inspiré de l'oiseau pour obtenir l'aile de l'avion, mais a dû l'adapter, notamment au niveau de la forme ou de la position.

b/ Le moteur

Originellement à hélice,ce moteur a été par la suite amélioré et remplacé par le moteur à réaction.

Dans un avion, le moteur est l'élément permettant d'avancer. Le moteur exerce une force sur l'avion: la poussée pour le moteur à réaction et la traction pour l'hélice.
L'un des systèmes de moteurs à réaction est le turboréacteur.


Le turboréacteur est un système de propulsion. L'air est accéléré lors de son passage entre le manche à air et la tuyère.Cette accélération constitue la poussée et est obtenue à partir de la combustion d'un carburant, le plus souvent du kérosène, dans l'oxygène. Une turbine récupère une partie de l'énergie qui sert à comprimer l'air à l'entrée du réacteur qui est ensuite utilisé comme carburant.

D'après le fonctionnement du turboréacteur, il semblerait que l'homme ne se soit pas inspiré de l'oiseau pour créer le moteur et a dû innover.

 

c/ Les empennages

Les empennages d'un avion sont des plans fixes et mobiles situés à l'arrière du fuselage qui assurent la stabilité et la gouverne de l'avion. Il y a un empennage vertical et un horizontal. L'empennage vertical est constitué d'une dérive, fixe, qui permet de maintenir la stabilité de l'appareil, et d'une gouverne de direction, surface mobile permettant de diriger l'avion.

Les empennages peuvent être comparés aux plumes rectrices situées sur la queue des oiseaux, qui leur permet également d'assurer leur stabilité durant le vol et de changer de direction. Cependant, les empennages de l'avion ne permettent pas de freiner, contrairement aux rectrices de l'oiseau.

2/ L'aérodynamique d'un avion

a. Les différentes forces s'exerçant sur l'avion

Les forces s'exerçant sur l'avion sont semblable à celles exercées sur l'oiseau

Il y a:

  • la pesanteur:  la force qui attire l'avion au sol.
  • la traînée:  la somme des forces aérodynamiques opposées au mouvement et qui tire l'avion vers l'arrière
  • la portance: la force qui maintient l'avion en l'air. Elle est dûe au déplacement dans l'air d'une aile profilée, et s'exerce ainsi sur l'avion et l'oiseau.
  • la poussée (ou la traction); c'est la force qui permet à l'avion d'avancer. On parle de poussée lorsque l'avion est équipé de réacteurs et de traction lorsque que l'avion est muni d'une (ou plusieurs) hélice(s). Cette force agit également sur l'oiseau grâce à la propulsion crée aux extrémités des ailes.
Les différentes forces s'exerçant sur un avion en vol

 

b. Les planeurs

Les planeurs sont des appareils sans moteur, lâchés en altitude par des avions (à moteur), qui utilisent le phénomène de portance pour se maintenir en l'air, porté par des masses d'air et des courants ascendants. Les vol des planeurs est donc similaire au vol plané des oiseaux.

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