Principes aérodynamiques 

 L'aérodynamisme est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi éventuellement sur leurs effets sur des éléments solides qu'ils environnement. L'aérodynamisme qualifie un corps en mouvement dans l'air.L'aérodynamisme s'applique aux véhicules en mouvement dans l'air, aux systèmes de propulsion, et aux installations fixes dans un air en mouvement subissant les effets du vent ou destinés à la production d'énergie.Pour rappel, un fluide est un corps dont les molécules ont peu d'adhésion, elles peuvent glisser les unes sur les autres. Les fluides sont principalement des gaz et des liquides. L'air par exemple est un fluide.L'aérodynamique peut, entre autres, expliquer comment un oiseau ou un avion se déplacent dans les airs en compensant la force de gravité. 

 En fait, un avion vole grâce à ses ailes et grâce à sa vitesse. Une aile comporte toujours deux faces : la face supérieure, appelée extrados a une forme bombée tandis que la face inférieure, l'intrados, est plutôt plane. La "pointe" avant est appelée bord d'attaque et l'extrémitée arrière est appelée bord de fuite.  Ci-dessous une aile aérodynamique. Il sera montré par la suite que cette aile est optimisée pour que la portance soit maximale et la traînée minimale.

Lorsqu'un avion évolue dans l'atmosphère, il provoque une circulation d'air autour du plan de sustentation (ailes de l'avion).

Pour qu'il puisse voler, différentes forces s'exercent sur ses ailes.

Il y a 4 forces que l'on peut distinguer sur un avion en vol :

• La portance 

• La traînée 

• Le poids 

• La traction, la poussée, ou l'inclinaison → vitesse 

La résultante aérodynamique  formé par la portance et la traînée

Pour qu'un avion respecte les conditions d'équilibre en vol il faut que :

→ La portance = Le poids

→ La poussée = La traînée

Pour que l'avion puisse tenir en l'air, il lui faut des performances aérodynamiques surtout au niveau des ailes comme une grande finesse provoqué par un grand allongement.

                               Schéma:

Les écoulements d'air 

Avant de commencer notre étude il est indispensable de comprendre les principes de la dynamique des fluides. On s’intéresse à une notion fondamentale de vent relatif ,très utilisée en aérodynamique . Il existe deux types de mouvement relatifs de l'avion et de l'aile.Il peut agir autour de l'avion (vent) . Les forces mises en jeu sont identiques dans les deux cas . Le mouvement d'air produit est appelé vent relatif.

Le vol de l'avion est réalisé grâce aux interactions existant entre les éléments de l'avion (notamment les ailes) et la masse d'air dans laquelle l'avion se déplace. Pendant le vol,l'avion est en mouvement par rapport à l'air. Pourtant ,pour étudier les phénomènes aérodynamiques,on considère l'avion immobile et l'air en déplacement (vent relatif). Il existe  trois grands types d'écoulement.

Ecoulement laminaire:

On parle d'écoulement laminaire lorsque les particules d'air ont des trajectoires rectilignes et parallèles qui épousent les formes du solide.

Ecoulement turbulent:

On parle d'écoulement turbulent lorsque les particules d'air suivent à peu près tous le même mouvement mais n'ont plus une trajectoire rectiligne. Ce type d'écoulement aura tendance à augmenter la fréquence des frottements entre l'air et le solide.

Ecoulement tourbillonnaire:

On parle découlement tourbillonnaire lorsque les particules d'air décollent totalement du solide . On constate une désorganisation totale des particules d'air, qui ont tendance à former des tourbillons irréguliers et ne permettent plus au solide de garder son équilibre.

L'angle d'incidence

En mécanique des fluides,l'angle d'incidence est l'angle formé par la corde du profil de l'aile et le vecteur vitesse du vent relatif.Autrement dit, l'angle d'incidence est l'angle entre cette corde et la direction du vent attaquant le profil , c'est à dire l'angle d'attaque . Lorsque l'écoulement de l'air attaque le profil du côté de l'intrados, l'incidence est alors positive et inversement pour le côté de l'extrados.

La portance d'une aile est en relation directe avec son angle d'incidence : plus l'angle d'incidence est important plus la portance est grande (et plus la traînée augmente) . Ceci reste  vrai jusqu'au point de décrochage, où la portance commence à décroître car au delà d'une certaine incidence le courant d'air ne s'écoule plus sur l'extrados

Il est donc important de connaître l'incidence de décrochage pour anticiper la diminution du coefficient de portance . Nous allons le voir graphiquement lorsque nous aborderont plus en détail la portance.