La portance en aérodynamique

La portance en aérodynamique

Qu’est-ce que la portance ?

La portance est la composante de la force subie par un corps en mouvement dans un fluide qui s’exerce perpendiculairement à la direction du mouvement (au vent relatif). Cela concerne les aérodynes, c’est-à-dire les engins plus denses que l’air, tels que les avions, les planeurs, les hélicoptères ou les oiseaux[1][1].

La portance est l’une des composantes de la force aérodynamique, qui est la force résultante de l’interaction entre le corps et le fluide. L’autre composante est la traînée, qui s’exerce parallèlement à la direction du mouvement et qui représente la résistance du fluide au déplacement du corps2.

Comment se crée la portance ?

La portance se crée grâce à la différence de pression entre les deux faces du corps. En général, la face supérieure du corps, appelée extrados, est plus courbée que la face inférieure, appelée intrados. Cela crée une déviation du flux d’air qui passe au-dessus et en dessous du corps. L’air qui passe au-dessus du corps accélère et sa pression diminue, tandis que l’air qui passe en dessous du corps ralentit et sa pression augmente. La différence de pression entre l’extrados et l’intrados crée une force qui soulève le corps vers le haut[3][3].

La portance se crée également grâce à la réaction du fluide au mouvement du corps. Le corps en mouvement projette une certaine masse d’air vers le bas, ce qui crée une réaction égale et opposée du fluide qui pousse le corps vers le haut. Ce phénomène est expliqué par la troisième loi de Newton, qui stipule que toute action entraîne une réaction de même intensité, de même direction mais de sens opposé4.

Quels sont les facteurs qui influencent la portance ?

La portance dépend de plusieurs facteurs, dont les plus importants sont les suivants5:

• La vitesse du vent relatif : plus le corps se déplace vite dans le fluide, plus il crée de portance.
• La densité du fluide : plus le fluide est dense, plus il crée de portance.
• La forme du corps : plus le corps est profilé, plus il crée de portance.
• L’incidence : c’est l’angle entre le vent relatif et le plan du corps. Plus l’incidence est élevée, plus le corps crée de portance, jusqu’à un certain point où le flux d’air se détache du corps et provoque une perte de portance. Ce point est appelé décrochage.
• La surface du corps : plus le corps a une grande surface, plus il crée de portance.
• La rugosité du corps : plus le corps est rugueux, plus il crée de traînée, ce qui diminue la portance.

Quels sont les dispositifs qui augmentent la portance ?

Il existe des dispositifs qui permettent d’augmenter la portance d’un corps, notamment pour faciliter le décollage et l’atterrissage des aéronefs. Ces dispositifs sont appelés dispositifs hypersustentateurs. Ils consistent à modifier la forme, la surface ou la position du corps pour augmenter sa courbure, son incidence ou sa surface. Parmi ces dispositifs, on peut citer6:

• Les becs de bord d’attaque : ce sont des surfaces mobiles qui s’écartent vers l’avant et vers le bas du bord d’attaque du corps. Ils augmentent la courbure, la surface et le retardement du décollement du flux d’air sur l’extrados du corps.
• Les volets de bord de fuite : ce sont des surfaces mobiles qui s’écartent vers l’arrière et vers le bas du bord de fuite du corps. Ils augmentent la courbure, la surface et l’incidence du corps.
• Les fentes : ce sont des ouvertures qui permettent de faire passer une partie de l’air de l’intrados vers l’extrados du corps. Elles augmentent la pression sur l’extrados et diminuent le risque de décrochage.

Conclusion

La portance est une force qui permet aux aérodynes de voler dans l’air. Elle se crée grâce à la différence de pression entre les deux faces du corps et à la réaction du fluide au mouvement du corps. Elle dépend de la vitesse, de la densité, de la forme, de l’incidence, de la surface et de la rugosité du corps. Elle peut être augmentée par des dispositifs hypersustentateurs qui modifient la géométrie du corps.

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