Pour comprendre le fonctionnement du principe de vol de l'avion, il faut tout d’abord définir et expliquer les forces auxquelles il est soumis. Tous les avions, en général, subissent, principalement, quatre forces : le poids, la portance, la propulsion et la trainée.

 

 

                                                   Ces forces s'équilibrent deux à deux.

       Tout d’abord, on a le poids. C’est une force qui est dûe à la gravitation universelle qui, selon Newton, dirige naturellement tout objet vers le bas. Elle agit directement sur la masse totale des avions. Elle s'applique à un endroit précis de l’avion : le centre de gravité. Le vecteur qui représente cette force est toujours dirigé vers le centre de la Terre et s'exprime en Newton. Pour que celle-ci soit constante il faut que la valeur de la portance soit égale à celle du poids.

 

P = m.g

 

 Avec :    -P, le poids en Newton (N)
                -m, la masse en kilogramme (kg)
                -g, la constante de la gravité universelle (g = 9,81 N.kg-1)

 

       De plus, l’avion subit une force de dérivation du flux d'air autour de l'aile : c’est la portance. Elle est directement liée à la structure aérodynamique de l'avion et de sa forme. Le vecteur qui la représente et la valeur qui lui est associée sont opposés au poids de l’avion en période de vol. Au décollage, la portance doit être supérieure au poids de l’avion pour que l’élévation dans les airs se produise.

Son intensité s’exprime par la formule : Rz= ½.p.Cz.V².S

Avec :    -p, la masse volumique de l’air en g.m-3. Elle varie selon la pression (température + altitude)
                -V, la vitesse de déplacement en m.s-1
                -S, la surface de l’aile en m²
                -Cz, le coefficient de portance, sans unité. Il dépend de la forme de l’aile et varie en fonction de l’angle formé par l’axe longitudinal de l’aile et du vent. Cet angle est appelé angle d'incidence.

      On a aussi la propulsion (ou poussée), la force qui permet de contrer le phénomène de trainée. Cette force vient du système de propulsion de l’avion soit le turboréacteur (ou de l’hélice pour les avions à hélices). Son intensité varie donc en fonction de la puissance délivrée par le moteur.

       Enfin, on a la trainée. C’est une force qui s'oppose à la poussée. Elle dépend de la forme, de la surface, de la vitesse de l’avion et des caractéristiques de l'air (pression).

La traînée s’exprime par la formule : Rx=½.p.Cx.V².S

Avec :    -p, la masse volumique de l’air en g.m-3. Elle varie selon la pression (température + altitude)
                -V, la vitesse de déplacement en m.s-1
                -S, la surface de l’aile en m²
                -Cx, le coefficient de traînée, sans unité. Il dépend de la forme de l’avion et de l’angle d’incidence.

       Pour modifier la trajectoire d'un avion, le pilote doit modifier le fonctionnement de ces forces tout en les contrôlant pour que l’avion ne dérive pas et qu’il se crash. Le pilote doit donc faire preuve d’une grande dextérité pour réaliser les manœuvres nécessaires au bon fonctionnement de l’appareil.

        La représentation de ces forces se fait, dans le système universel, par des vecteurs. Ces vecteurs réunis, la force vectorielle devient donc nulle et l'avion vole seulement en fonction du vecteur de vitesse : la propulsion.                             Poursuivons alors avec le système de propulsion des avions longs courriers d’aujourd’hui.  ->