Comprendre les principes qui permettent à un aéronef de se sustenter en vol est simple : il s’agit tout bêtement d’une question de physique élémentaire. Parvenir à l’équilibre recherché pour que l’appareil délivre toutes les performances exigées est en revanche une tout autre histoire dont la réussite se construit lors des phases de conception, de fabrication et d’exploitation. Mais comme cité plus haut, les principes physiques du vol sont élémentaires et peuvent se concrétiser dans l’action de quatre forces : le poids, la portance, la traînée et la poussée.
Poids, portance, traînée et poussée sont les 4 forces sans lesquelles un avion ne pourrait prendre son envol.
Une situation de vol droit et en palier est favorisée lorsque les quatre forces parviennent à un équilibre, à savoir lorsque la poussée est égale à la traînée et lorsque la portance compense le poids.
Le poids est l’effet de la gravité terrestre sur l’aéronef. Cette force est appliquée au centre de l’appareil (point où toutes les forces de tous les poids de l’aéronef se trouvent en équilibre) et est toujours dirigée vers le bas à la verticale à travers une ligne imaginaire qui relie l’avion à la Terre.
La portance est l’élément principal qui permet à un aéronef de se maintenir en vol. Cet effet peut être défini comme la force qui développe un profil aérodynamique se déplaçant dans l’air. Exercée de bas en haut, elle est perpendiculaire au vent relatif et parallèle à la trajectoire de vol.
La portance est influencée par plusieurs facteurs tels que la densité de l’air, la surface alaire, la courbure de l’extrados, l’angle d’attaque ou la vitesse du vent relatif.
La traînée est la force aérodynamique qui est opposée au mouvement de progression de l’aéronef vers l’avant à travers la masse d’air. Elle dépend de plusieurs facteurs tels que la taille de la surface, la vitesse de déplacement, la densité de l’air, etc. La traînée totale d’un aéronef peut se décomposer en deux types de traînée : la traînée parasite, qui augmente avec la vitesse, est la force créée par le frottement de toutes les parties de l’avion exposées au vent relatif (fuselage, moteurs, train d’atterrissage, antennes, orifices, parties mobiles, etc.) ; et la traînée induite, qui est la force produite par la portance et exercée en raison de la différence des pressions entre l’intrados (haute pression) et l’extrados (basse pression). Les tourbillons spectaculaires qui se forment au bout des ailes sont un phénomène curieux dû à cette circulation de l’air.
Pour finir, la poussée est fournie par le moteur (ou les moteurs) de l’avion. Opposée à la traînée, cette force permet à l’aéronef de se déplacer à travers la masse d’air.
Ces quatre forces sont indispensables pour comprendre l’aéronautique et ont sans aucun doute occupé d’une manière ou d’une autre l’esprit des pionniers dans la conception des premiers appareils. Du IXe siècle, époque à laquelle le scientifique d’Al-Andalus Abbas Ibn Firnas réalisa le premier vol historiquement démontré, au XVIe siècle, lorsque Léonard de Vinci dessina avec force détails certains engins qui pourraient avoir volé, le défi a toujours été le même : rechercher l’équilibre parfait entre ces forces.
