Quel est le principe d’une aile d’avion ?

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Un commandant de bord d’Air Canada explique la science derrière les ailes d’un avion de ligne.

Daniel Bernoulli (1700‑1782) et sir Isaac Newton (1643‑1727) ont vécu avant l’invention de l’aile, mais leurs travaux expliquent ce que nous tenons à présent pour acquis. Il y a 40 ans, lors de ma formation au pilotage, le principe de Bernoulli était l’explication maîtresse du miracle du vol : l’accélération d’un fluide (l’air) entraîne une diminution simultanée de la pression. Pour comprendre son application à l’aviation, prenez le profil d’une aile d’avion de ligne (sa cambrure) : le bord d’attaque est bien plus bombé que le bord de fuite, et l’extrados est légèrement cintré alors que l’intrados est plus plat. L’air passant plus vite sur le dessus de l’aile, sa pression diminue. Comme cette pression est plus forte en dessous, elle pousse l’aile (et donc l’avion) vers le haut, puisque l’air se déplace des zones de haute pression vers celles de basse pression, comme vous le dira tout météorologue.

Mais le principe de Bernoulli n’explique pas la portance ressentie quand vous sortez la main par la fenêtre d’une voiture en mouvement, ni pourquoi certains avions peuvent voler à l’envers. C’est là qu’intervient la troisième loi du mouvement de Newton : toute action entraîne une réaction de force égale et opposée. L’écoulement d’air pousse votre main (ou l’aile) vers le haut si on le force vers le bas ; c’est pourquoi certains appareils à la voilure symétrique, comme les avions de voltige, peuvent voler à l’envers. Une aile allant à haute vitesse, donc, crée alors une zone de basse pression permettant de s’élever tout en générant suffisamment de force pour soulever un avion du sol ; voilà un phénomène moderne qui s’appuie à la fois sur Bernoulli et Newton.

04 décembre 2020

Guide visuel d’une aile d’un A330 d’Airbus

L'aile d'un avion Airbus 330 d'Air Canada en vol avec un texte expliquant chaque partie. Pièces étiquetées dans l'image : ailette verticale marginale, volet, déporteur/aérofrein, bec d’aile à fente, carénage des rails de volets
   Photo : Brian Losito

Les ailes du Boeing 787

  • La surface d’une aile de Boeing 787, est de 377 mètres carrés, soit environ la taille de deux courts de tennis en simple.

  • L’envergure de 60 m du 787 lui permet de grimper à 12 500 m d’altitude et de voler à Mach 0,86 (environ 500 nœuds), plus vite et plus efficacement que la plupart des avions de ligne.

  • Le bout biseauté des ailes en composite léger du 787 permet une plus grande torsion (ou vrillage) que le reste de l’aile, ce qui accroît l’efficience énergétique et les performances de montée, d’où des décollages plus courts.

Portrait du capitaine Doug Morris d'Air Canada
Photo : Reynard Li

Doug Morris est auteur, météorologue, instructeur et commandant de Boeing 787 d’Air Canada.