VOL MÉCANIQUE DU

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Performances

Les analyses de performances visent à caractériser les différentes trajectoires réalisables par un avion, en vol normal ou en vol marginal. Elles revêtent, à tous les stades de la genèse de l'appareil, une importance considérable, car elles fournissent des éléments essentiels à sa qualification, eu égard à la réglementation, et conduisent à une définition précise des plans de vol. Ces analyses, assez sommaires dans les premiers temps de l'aéronautique et souvent démenties par les vols, ont acquis depuis lors plus de rigueur grâce à une meilleure connaissance des données aérodynamiques et propulsives. Cependant, on simplifie légitimement les analyses en considérant l'avion comme un « point matériel » dont la trajectoire est contrôlée par l'action directe du pilote sur l'incidence, la poussée et l'inclinaison latérale, sans considération des variations transitoires qui accompagnent son pilotage.

Vol rectiligne

En vol rectiligne horizontal ou à faible pente, la portance équilibre le poids. La résistance apparaît alors comme une certaine fraction du poids, déterminée par la finesse au point de fonctionnement sur la courbe polaire. À altitude fixée, notamment, la résistance accuse un minimum qui correspond à la finesse maximale, et le vol horizontal entretenu n'est possible que si l'on dispose d'une poussée assez grande. Dans ce cas, deux vitesses d'équilibre existent. Le vol s'effectue généralement au régime le plus rapide, pour lequel il y a stabilité de propulsion ; la vitesse maximale possible à ce régime varie avec l'altitude de façon différente selon le type de propulsion ; elle décroît toujours au-delà d'une certaine altitude en raison de la résistance induite par la portance. Pour les approches de terrain à vitesse réduite, le second régime, le plus lent, est utilisé par certains avions de combat, malgré l'instabilité de propulsion qu'une régulation automatique corrige parfois. La vitesse minimale possible nécessite, elle aussi, l'application de la poussée maximale ; néanmoins, à basse altitude, le décrochage peut survenir alors que la poussée disponible excède encore la résistance. Le vol horizontal entretenu cesse d'être réalisable au-delà d'une certaine altitude où les vitesses des deux régimes se confondent ; sur un avion à hélice, le plafond est atteint quand la puissance disponible égale la puissance minimale nécessaire ; le vol s'effectue alors à une incidence un peu plus élevée que l'incidence de finesse maximale ; sur un avion à réaction, le plafond est atteint quand la poussée disponible égale la résistance minimale. Entre les deux régimes, l'excédent de poussée permet d'accélérer l'avion ou de le faire monter.

Virage en palier

Diaporama : Virage en palier

Virage en palier. L'inclinaison de l'avion s'obtient par un braquage temporaire des ailerons qui détermine la vitesse de roulis pendant la mise en virage. La force centripète, résultante de la portance et du poids, contraint l'avion à virer ; la composante verticale de la portance équilibre... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Sur un avion à hélice, le vol économique qui permet de franchir la distance maximale s'effectue à la vitesse de résistance minimale quelle que soit l'altitude, car la consommation est proportionnelle à la puissance ; la vitesse économique croît avec l'altitude, mais il n'y a pas de bénéfice de consommation à monter haut, et l'altitude de croisière est déterminée par la puissance continue disponible. Sur un avion à réaction, la situation est différente car la consommation est proportionnelle à la poussée : non seulement la vitesse économique croît avec l'altitude, mais, à consommation égale, la distance parcourue augmente. Cependant, le saut de résistance en régime transsonique provoque une augmentation de consommation qui ne se trouve compensée par l'effet favorable de la vitesse qu'au-delà du nombre de Mach 2, ce qui explique la coupure entre les performances des longs courriers subsoniques du type Boeing 747 et supersoniques du type Concorde.

Pour atteindre le régime de croisière, la trajectoire de l'avion est conforme, après décollage, à une loi de montée optimale pour laquelle à la fois le temps et la consommation sont minimisés ; une telle montée, qui s'effectue à la poussée continue maximale, est définie par une certaine relation vitesse-altitude ; en première approximation, elle correspond au trajet pour lequel l'énergie totale de l'avion s'accroît le plus vite et au moindre coût. Cette remarquable condensation de l'état dynamique de l'avion en un seul paramètre, la hauteur totale, provient de la possibilité, grossièrement vérifiée, de convertir en fin de montée l'énergie cinétique en énergie potentielle, et, vice versa, par simple action de la pesanteur. Des excursions hors du domaine de vol équilibré sont même réalisables en terminant la m [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 13 pages

Médias de l’article

Forces aérodynamiques

Forces aérodynamiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Équilibrage longitudinal

Équilibrage longitudinal
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Virage en palier

Virage en palier
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Changement de pente

Changement de pente
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 8 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur des études de synthèse à l'Office national d'étude et recherche aérospatiales (O.N.E.R.A.), Châtillon sous Bagneux
  • : ingénieur civil de l'aéronautique, chef de division "Systèmes aéronautiques" à l'O.N.E.R.A. (Office national d'études et de recherches aérospatiales)
  • : Ingénieur Général de l'Armement.

Classification

Autres références

«  VOL MÉCANIQUE DU  » est également traité dans :

AVIATION - Histoire de l'aviation

  • Écrit par 
  • Edmond PETIT, 
  • Pierre SPARACO
  • , Universalis
  •  • 10 075 mots
  •  • 36 médias

L'histoire de l'aviation prend sa source dans le désir immémorial des hommes de s'élever dans les airs ; la légende d'Icare en témoigne. Mais c'est à la Renaissance, avec Léonard de Vinci, que la première étude raisonnée sur le vol humain trouve son expression. On remarque que, si l'art de la navigation a pu se développer empiriquement au cours des siècles et au hasard des rivages, l'histoire de l […] Lire la suite

AVIATION - Avions civils et militaires

  • Écrit par 
  • Yves BROCARD
  •  • 9 438 mots
  •  • 21 médias

Dans le chapitre « Performances et qualités de vol »  : […] Le choix des caractéristiques aérodynamiques d'un avion de combat est plus complexe que pour un avion de transport, car aux contraintes apportées par le vol en croisière, le décollage et l'atterrissage viennent s'ajouter les possibilités de manœuvre. Les critères de manœuvrabilité peuvent être classés en trois groupes. D'abord ceux qui sont liés aux performances  : accélération ou décélération, ra […] Lire la suite

AVIATION - Hélicoptères

  • Écrit par 
  • Louis François LEGRAND, 
  • Pierre ROUGIER
  •  • 3 115 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Principe aérodynamique »  : […] Toute poussée aérodynamique est égale à la quantité de mouvement communiquée à l'air par unité de temps : F =  q . ΔV (F est la poussée, q  le débit d'air intéressé par le rotor, ΔV la variation de vitesse verticale qu'il subit). On en déduit que, au rendement près, la puissance nécessaire est : P = F. ΔV/2. Pour économiser la puissance, il faut donc associer faible variation de vitesse et gros dé […] Lire la suite

LE BRIS JEAN-MARIE (1817-1872)

  • Écrit par 
  • Bernard MARCK
  •  • 1 017 mots
  •  • 1 média

Le Français Jean-Marie Le Bris n’était pas seulement un marin : il fut aussi un précurseur de l’aviation, inspiré par le vol plané des grands oiseaux . […] Lire la suite

LEVAVASSEUR LÉON (1863-1922)

  • Écrit par 
  • Bernard MARCK
  •  • 1 482 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Un passionné de moteurs »  : […] Léon Levavasseur est né au Mesnil-au-Val, dans la Manche, le 7 décembre 1863. Après des études classiques à Rochefort et à Angoulême, il se destine à l’École des beaux-arts et à Polytechnique. Toutefois, les évolutions sur la Seine d’un canot équipé d’un moteur Daimler déclenchent son vif intérêt pour la mécanique et décident de la vocation de ce fils d’officier de marine. Il a alors vingt-quatre […] Lire la suite

LILIENTHAL OTTO (1848-1896)

  • Écrit par 
  • Jacques MÉRAND
  •  • 262 mots
  •  • 1 média

On doit à Otto Lilienthal, ingénieur allemand né à Anklam, les premières expériences rigoureuses sur le vol d'une machine de poids spécifique supérieur à celui de l'atmosphère et dépourvue de moteur. De 1890 à 1896, en Poméranie, au cours de quelque deux mille cinq cents glissades en planeur, il étudie les possibilités de sustentation des surfaces courbes, la stabilité contre le vent, les conditio […] Lire la suite

MOUILLARD LOUIS-PIERRE (1834-1897)

  • Écrit par 
  • Hugues AUCHÈRE
  •  • 996 mots
  •  • 1 média

Artiste et ornithologue, le Français Louis-Pierre Mouillard, né à Lyon le 30 septembre 1834 et mort au Caire le 20 septembre 1897, est aussi considéré comme un des précurseurs du vol à voile. Jeune homme, Mouillard s'intéresse au vol des oiseaux alors qu'il poursuit ses études à l'École des beaux-arts, d'abord à Lyon, puis à Paris. En 1856, après la mort de son père, il décide de s'installer en Al […] Lire la suite

PLANEUR

  • Écrit par 
  • Bertrand DREYFUS
  •  • 490 mots
  •  • 2 médias

Véhicule aérien plus lourd que l'air, dépourvu de moteur, capable d'accomplir un vol soutenu . Bien que de nombreux inventeurs aient contribué au développement du planeur, le plus célèbre de tous les pionniers du vol plané est l'Allemand Otto Lilienthal (1848-1896) , qui commence en 1867 à faire, en compagnie de son frère Gustav, des expériences sur la portance et la résistance de l'air. En 1896, […] Lire la suite

U.L.M. (ultralégers motorisés)

  • Écrit par 
  • Michel FRYBOURG
  •  • 427 mots

Les U.L.M. (ultralégers motorisés) sont nés en Californie au milieu des années 1970 et apparus en France en 1979. Leur origine est explicitée dans la première partie de leur nom : les ultralégers. La grande légèreté permise par les matériaux modernes a favorisé, dans les années 1970-1975, le développement et l'expérimentation des planeurs ultralégers (P.U.L.), dits deltaplanes ou ailes delta, gran […] Lire la suite

VOL ANIMAL

  • Écrit par 
  • Armand de RICQLÈS
  •  • 8 256 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre « Le carcan des lois physiques »  : […] Qu'il soit animal, végétal ou produit par l'homme, tout « système volant » doit nécessairement répondre à un certain nombre de conditions, qui ne sont elles-mêmes que la conséquence, et l'expression, des lois physiques. La fonction du vol implique donc, pour sa réalisation, l'acquisition de structures très particulières, dont l'apparente variété répond, en fait, aux différentes solutions possibles […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Marcel BISMUT, Huu Thanh HUYNH, Jean-Claude WANNER, « VOL MÉCANIQUE DU », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanique-du-vol/