L’homme ne peut pas voler... son anatomie et sa musculature ne s’y prêtent pas. Même en se confectionnant des ailes, nos muscles ne sont pas assez puissants pour battre des bras. Tous ceux qui ont essayés (notamment ceux qui se sont jetés du 1er étage de la Tour Eiffel) sont… morts dans les secondes suivantes en tombant comme de vulgaires sacs.
De plus, l'air, un gaz composé de 20% d'oxygène et de 80% d'azote ne porte pas contrairement à ce que prétend la rumeur.
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Un ballon ne vole pas au sens propre du terme. Il est maintenu en l'air par l'air chaud à l'intérieur de son enveloppe. L'air chaud a une caractéristique...: il monte. Si l'air se refroidit il resdescend. C'est pourquoi il y a un réchaud qui chauffe l'air contenu à l'intérieur de l'enveloppe d'un ballon. |
Les oiseaux peuvent voler car leur anatomie et leur musculature sont adaptées. Le mouvement des ailes n'est pas le même selon le type de vol recherché. En effet, les oiseaux peuvent :
- planer (les ailes sont totalement déployées et immobiles),
- faire du vol stationnaire (battement d'ailes vers l'arrière et vers l'avant en un mouvement en forme de 8),
- effectuer un vol rapide en palier (battement d'ailes rythmique vers le haut et vers le bas).
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Mais le plus important est que leurs ailes prennent des formes différentes en fonction des phases de vol (décollage, montée, vol en croisière, descente et atterrissage). Mais la formes des ailes correspondent étroitement à ces types de vol et peuvent être classées en quatre types qui partagent certaines caractéristiques. |
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Aile elliptique
Elle assure essentiellement une bonne maniabilité. On la trouve chez la plupart des CHAUVES-SOURIS, des passereaux et autres espèces d'oiseaux vivant en milieu fermé ou encore chez le MOINEAU DOMESTIQUE que les spécialistes comparent a l'aérodynamique d'un Spitfire Mk5 de la Deuxième Guerre mondiale.
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Aile à grande vitesse
Elle est
longue et étroite, exceptionnellement plate (CANARD, FAUCON, la plupart des espèces de PLUVIERS, d'HIRONDELLES, de MARTINETS et de COLIBRIS) Sa particularité principale est de permettre un vol très rapide et une assez faible dépense d'énergie.
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Aile à grand allongement
Elle est bien développée chez les grands planeurs que sont les oiseaux de mer, particulièrement chez l'Albatros, qui vont rarement à terre, sauf pour la nidification. Ils s'envolent des falaises d'un léger battement d'ailes ou en planant, évitant ainsi d'endommager leurs plumes. Ce type d'aile longue, mince et effilée permet un vol plané à haute vitesse et n'exige qu'une faible dépense énergétique. L'envergure d'aile peut atteindre cinq fois la longueur du corps.
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Aile large munie d'interstices
On la
rencontre chez les OISEAUX DE PROIE. Elle permet le vol plané à basse vitesse et le décollage et l'atterrissage dans des milieux fermés. De nombreux interstices augmentent la portance.
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En ce qui concerne les objets volants construits par l’homme, les ailes ne sont pas obligatoires, à la seule condition que l’on mette un moteur suffisamment puissant pour soulever/pousser/tirer l’objet en question (exemple des fusées). On pourrait ainsi faire « voler » n’importe quoi, quel que soit sa forme. Mais la motorisation nécessaire requiert une technologie de pointe susceptible de générer une puissance considérable pour le moins pe abordable sur un plan économique.
Pour faire très, très, très, très simple, faire voler un avion (oublions les fusées qui sont loin de notre intérêt présent) requiert deux paramètres : |
- de la vitesse
- de la portance
Aujourd’hui, la vitesse est la conséquence de, soit :
- un câble que l’on enroule à toute vitesse sur un treuil (c’est comme cela que l’on lance beaucoup de planeurs aujourd’hui)
- une hélice (qu’un moteur fait tourner) et qui « tire » l’avion
- un réacteur (sorte de gros sèche cheveux) qui « pousse » l’avion
La portance est une force engendrée par la vitesse, qui « aspire » l’avion vers le haut.
La portance et la vitesse font donc voler l’avion.
Explication sur ce qu’est la portance
Dans le premier schéma (le plus à gauche) ci-dessous, on voit la forme d'une aile dans une coupe (figure bleue foncée). on constate que la surface supérieure est plus "bombée" que la partie inférieure de l'aile.
Dans les deux derniers schémas, on voit que si on fait se déplacer une aile dans une masse d’air, on constate que l’air lorsqu’il heurte l’objet dévie pour s’écouler à la fois sur sa surface supérieure et sur sa surface inférieure. A cause de la forme caractéristique de l’aile, lorsque l’air passe sur sa partie supérieure, il est obligé d’aller plus vite que l’air qui passe sous sa partie inférieure. Simplement parce que la distance à parcourir sur la partie supérieure de l'aile est plus grande que sur la partie inférieure. L'air doit s'écouler plus rapidement sur la partie supérieure pour suivre la vistesse de l'écoulement sur la partie inférieure.
En allant plus vite sur la partie supérieure, il se crée par un phénomène physique une dépression, et puisqu’il va moins vite sur la partie inférieure, il s’y crée une surpression (c’est ce que l’on appelle le principe de Bernouilli). Après avoir passé l’aile, l’air retrouve sa pression d’origine.
S’il y a dépression (sur la partie supérieure de l’aile) il y a donc un vide. La nature ayant horreur du vide, la dépression aspire l’aile vers le haut simplement pour combler ce vide (comme lorsque l’on boit avec une paille).
C’est pourquoi les avions (que l'ont plus lourd que l'air) volent car leurs ailes qui se déplacent dans l'air les aspirent vers le haut.
Cette aspiration constitue 75% de cette portance qui fait tenir l’avion en l’air.
Les 25% restants, sont constitués par l’air qui passe en dessous de l’aile et qui crée cette fois une surpression, une sorte de coussin porteur.
Mais l'avion avance grâce aux hélices qui tournent ou aux réacteurs qui le poussent. Plus les hélices tournent vite, ou plus les réacteurs poussent fort, plus l’avion avancera vite. Plus il ira vite, et plus le vide sera important, et plus l’aile sera aspirée (portance = le carré de la vitesse).
Plus les ailes seront grandes, et plus les avions pourront être gros. C’est donc pour cela que les avions ont des ailes. On peut faire voler des objets sans ailes, mais ce ne sont plus vraimement des avions, plutôt des fusées.
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Pour résumer, c’est parce que l’avion avance dans l'air, et qu’il y a de l’air qui passe dessus et dessous ses ailes et que l’avion est donc « maintenu » dans les airs. |
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