Comment ça marche : l’avion en vol ?
Comment ça marche : l’avion en vol ?
Vous êtes-vous déjà demandé comment un avion peut voler ? Comment un engin de plusieurs tonnes parvient, grâce aux connaissances du pilote et aux lois de la physique, à prendre de la hauteur et à rester dans les airs pendant plusieurs heures ?
La réponse se trouve dans les principes du vol, un sujet scientifique fascinant étudié depuis des siècles, notamment par Léonard de Vinci. Comprendre ces principes permet de mieux appréhender le fonctionnement d’un avion et, pour certains, de rassurer la peur de l’avion.
Dans cet article, découvrons comment un avion réussit à rester en l’air.
Qu’est-ce que le principe du vol ?
Le principe du vol repose sur l’aérodynamique et s’explique par l’équilibre de quatre forces fondamentales qui agissent sur l’avion. Lorsque ces forces sont correctement équilibrées, l’avion peut voler de manière stable et contrôlée.
Les 4 forces du vol
- La portance
Elle s’oppose au poids et permet à l’avion de rester en l’air. Elle est créée par l’écoulement de l’air autour des ailes : l’air circule plus vite au-dessus de l’aile qu’en dessous, ce qui génère une force vers le haut. - Le poids
C’est la force due à la gravité qui attire l’avion vers le sol. Elle dépend de la masse totale de l’avion : structure, carburant, cargaison et passagers. - La traînée
Elle s’oppose au mouvement de l’avion dans l’air. Elle est causée par les frottements de l’air et les turbulences. - La poussée
Produite par les moteurs (réacteurs ou hélices), elle permet à l’avion d’avancer et d’atteindre la vitesse nécessaire pour créer la portance.
Ces forces ne sont pas toujours opposées deux à deux : elles peuvent aussi se compléter selon les phases du vol (décollage, croisière, atterrissage).
Le principe de Bernoulli expliqué simplement
Le principe de Bernoulli, formulé par Daniel Bernoulli, est essentiel pour comprendre la portance.
Il explique le lien entre vitesse et pression d’un fluide (comme l’air).
L’énergie d’un fluide se répartit entre :
- l’énergie de pression
- l’énergie de mouvement (vitesse)
- l’énergie liée à la hauteur
Définition simple
- Quand la vitesse augmente, la pression diminue
- Quand la vitesse diminue, la pression augmente
Application à l’aviation
Les ailes d’avion sont incurvées :
- l’air circule plus vite au-dessus de l’aile
- l’air circule moins vite en dessous
Résultat :
- pression plus faible au-dessus
- pression plus forte en dessous
Cette différence crée une force vers le haut appelée portance, qui permet à l’avion de voler.
Les lois de Newton et le vol de l’avion
Les lois du mouvement décrites par Isaac Newton en 1687 sont également fondamentales en aviation.
1. Le principe d’inertie
Un objet conserve son état de repos ou de mouvement tant qu’aucune force ne s’exerce sur lui.
➡️ Un avion en croisière continue tout droit à vitesse constante lorsque les forces sont équilibrées.
2. Le principe de la force et de l’accélération
La force exercée sur un objet dépend de sa masse et de son accélération.
➡️ Plus un avion est lourd, plus il faut de poussée pour le faire décoller.
3. Le principe d’action-réaction
À toute action correspond une réaction égale et opposée.
- Les ailes poussent l’air vers le bas → l’air pousse l’avion vers le haut
- Les moteurs expulsent des gaz vers l’arrière → l’avion avance
Le rôle essentiel de l’air et de l’atmosphère
Pour comprendre le vol, il faut aussi comprendre l’air, qui compose l’atmosphère terrestre.
Il est constitué de :
- 78 % d’azote (N₂)
- 21 % d’oxygène (O₂)
- une faible quantité de vapeur d’eau, d’argon et de CO₂
L’air occupe un espace et possède une masse, donc une densité mesurable. Ce sont ces propriétés qui rendent possible la portance et le vol.
Conclusion : pourquoi l’avion vole (et pourquoi il est sûr)
Comprendre comment vole un avion est plus complexe qu’il n’y paraît. Cela repose sur plusieurs lois physiques complémentaires, étudiées depuis le XVe siècle.
Il n’y a donc aucune raison de s’inquiéter : le vol en avion est l’un des moyens de transport les plus sûrs au monde, basé sur des principes maîtrisés et éprouvés depuis des siècles.