L’aérodynamisme

TPE - L'Aérodynamisme

Pbq : En quoi l'aérodynamisme dans le secteur aéronautique s'adapte-t-il aux enjeux du développement durable ?

Introduction :

      Au 20ème siècle, le domaine de l’aéronautique s’est énormément développé, puisqu’on découvre enfin, basé sur les recherches, entre autres, de Léonard De Vinci, l’importance de l’aérodynamisme dans le domaine de l’aviation. L’aérodynamisme est un phénomène naturel et scientifique définit par la loi des fluides, qui est caractérisé par la forme d’un objet, en l’occurrence les avions, qui sont soumis aux frottements de l’air. Les recherches sur l’aérodynamisme ont permis le développement de l’aviation, par la modification des fuselages d’avions, afin que les frottements de l’air avec l’avion soient réduits. Le transport aérien à nos jours est un des transports les plus utilisé, et les prévisions annoncent une croissance inarrêtable. Les enjeux de l’aviation lors de la genèse de l’aérodynamisme ne sont plus les mêmes que ceux d’aujourd’hui ; l’enjeu technologique favorise maintenant les enjeux du développements durables. Le développement durable a pour but de satisfaire les besoins sociaux et économiques des populations en respectant l’écologie de façon durable, afin de ne pas perturber l’existence des générations futures. Le développement durable est de nos jours l’objectif principal qui doit être respecté dans toutes les activités économiques y compris dans le domaine de l’aéronautique. Ainsi nous nous demanderons en quoi l’aérodynamisme dans le secteur de l’aéronautique s’adapte-t-il aux enjeux du développement durable. Afin d’apporter des solutions pertinentes à cette problématique, nous commencerons par définir l’aérodynamisme dans le secteur de l’aéronautique, puis nous mettrons en avant à l’aide de cette définition l’impact de l’aérodynamisme sur l’environnement ; pour finir, nous montrerons comment nous pouvons agir pour concilier les enjeux sociaux et économiques de l’aéronautique et les enjeux environnementaux du développement durable.

1. Aérodynamisme et Aéronautique : un mariage de raison

1. L'histoire de l'aviation

  L'aérodynamisme est le phénomène naturel à l'origine de l'aviation, et plus globalement à l'origine de tout mouvements dans un espace. Ce phénomène fait son apparition à la fin du XXème siècle, lorsque les premiers pionniers de l'aviation ont tenté de faire voler des engins. Avant cela, le vol était possible sous la forme d'un ballon, comme avec la montgolfière créée en 1782. On entre alors dans une aire technologique nouvelle, où chaque jour des pionniers battent des records dans l'aviation et écrivent l'Histoire. Par exemple, le Wright Flyer est considéré comme le premier avion, conçu par les frères Wright, en 1903. Dès lors, l'aviation a connu une croissance fulgurante, dont les guerres mondiales en sont les principaux acteurs. En effet, peu après le premier vol du Wright Flyer, l'avion est considéré comme une nouvelle arme sur le champ de bataille. On passe alors à une production en série, et les pilotes deviennent des professionnels. Les matières premières utilisées deviennent plus performantes : le bois ou encore le fer, et la toile sont remplacés par des alliages d'aluminium, pour sa légèreté mais aussi pour sa résistance aux frottements de l'air. Puis, lors de la seconde guerre mondiale l’aéronautique connaît une nouvelle progression importante, notamment grâce à la forme modifiée de l'avion, plus aérodynamique, ce qui améliore ses performances.             Après la seconde guerre mondiale, l’aviation n’est plus au service de l’armée : les avancées techniques faites durant la guerre sont utilisées afin de développer l’aviation civile. L'enjeu de l'aviation est donc repensé : après avoir trouvé des solutions afin de faire voler un engin, puis après un contexte de guerre, des recherches plus approfondies sur l'aérodynamisme entraînent de nouvelles découvertes et technologies ce qui permet aux avions de transporter un certain nombre de passagers. Par exemple, la création de l'avion civil le plus performant de tous les temps, le Concorde, créé en 1965, par son aérodynamisme et sa puissance, avait une vitesse de croisière de Mach 2,02. Le trajet Paris-New York se faisait en 3h, comparé à 8h de vols aujourd'hui. Cet exemple montre alors l'importance de l'aérodynamisme dans le secteur de l'aéronautique.

  De nos jours, le marché de l’aéronautique a une place très importante dans le domaine du transport. Une croissance depuis maintenant 60 ans qui ne cesse de grandir, dû notamment au développement du tourisme à travers le monde, ou encore les voyages d’affaires, dû à la mondialisation. Ci-dessous un document mettant en évidence l’évolution du trafic aérien dans le monde :

[pic 1]

  Ce document est un graphique portant sur l’évolution du trafic aérien en passagers à travers le monde, provenant de ICAO, The International Civil Aviation Organisation, de 1950, qui représente le début de l’aviation civile, à 2013. De 1950 à 2001, la croissance de l’aviation civile est forte, de l’ordre de 0 à environ 1500 millions de passagers en 2001. Puis, malgré l’attentat du 11 septembre 2001, l’aviation rentre dans une deuxième phase de croissance : de 2003 à 2013, la croissance du transport aérien passe de 1500 à 3300 millions de passagers en 2013, et le trafic aérien de nos jours à encore augmenté : de cette croissance en découle une forte augmentation du trafic aérien : 1,16 vols par seconde dans le monde sont effectués. Malheureusement, depuis une demie-décennie, des enjeux de développement durable s'applique à toutes les activités humaines sur terre. Cette augmentation du trafic aérien étant très conséquentes,

B) Les principes de l'aérodynamisme

1) Les différentes forces exercées sur l'avion

En premier lieu, l'aérodynamisme est le pilier de l'aéronautique puisqu'il permet aux avions de pouvoir décoller, voler et atterrir tout en transportant une certaine charge et en allant à une certaine vitesse. Ce phénomène naturel scientifique est composé de quatre forces vectorielles : la trainée, la portance, le poids et la poussée.

[pic 2]

Schéma des forces exercées sur un avion

• La portance en Newtons, de formule [pic 3], avec :

•  Cz est le coefficient de portance, il est déterminé expérimentalement en soufflerie
•  ρ est la masse volumique du fluide Kg/m3
•  S surface alaire* en m²
•  v la vitesse relative du fluide m/s

           C'est la force créée par les ailes, elle permet de faire décoller l'avion.

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