Portance et Traînée

Afin de mieux comprendre comment la Turbovoile permet de créer un mouvement pour les bateaux, nous allons décrire les forces principales qui entrent en jeu en les présentant sur l’exemple d’une aile d’avion. En effet, si les avions sont capables de volés, c’est parce qu’il s’exerce au niveau des ailes, des forces qui lui permettent de s’élever.

Tout d’abord, observons le profil d’une aile. En effet, cette dernière n’est pas plate. Elle est légèrement bombée sur la face supérieure que l’on appelle l’extrados. En proposant cette forme aux ailes, l’écoulement dans lequel se déplacera l’avion se verra ainsi dissymétriser. Effectivement, on comprend bien que les particules d’air mettront plus de temps pour aller du bord d’attaque (devant de l’aile) au bord de fuite (l’arrière de l’aile). Ainsi, les particules d’air qui se déplacent sur l’extrados ont un parcours plus long à effectuer que les particules qui se déplacent le long de l’intrados (face inférieure de l’aile). On comprend alors pourquoi elles mettent plus de temps pour effectuer ce parcours. De cette sorte, les particules d’air glissant sur l’extrados vont générer une vitesse plus importante que celles parcourant l’intrados.

Expérience à réaliser pour mieux comprendre :

A l’aide d’une petite cuillère, juste pincée entre le pouce et l’index, on peut découvrir l’une des lois fondamentales du vol. Pour se faire, ouvrer donc un robinet jusqu’à ce que le liquide forme un jet régulier, en forme de « tuyau ». Approcher alors le dos de la petite cuillère du jet, jusqu’à ce qu’un léger contact s’établisse. Que remarquez-vous ? Voilà notre petite cuillère aspirée par le jet d’eau, là où on s’attendrait à ce que celle-ci soit repoussée par le jet sur sa surface bombée. Cette action du fluide sur cette surface bombée, c’est elle qui est capable de faire décoller un avion de plusieurs tonnes : vous venez de découvrir l’effet Coenda.

En effet, lorsqu’un fluide s’écoule le long d’une paroi courbe, une force d’aspiration se créer entre la surface et le fluide. C’est exactement ce qu’il se passe pour un avion avec l’air : l’avion est aspiré vers le haut grâce à une force générée entre la surface de l’aile et l’air que l’on appelle la Portance. Ces phénomènes de dépression au niveau de l’extrados dus à la géométrie de l’aile et à l’écoulement de l’air, permettent à l’avion de décoller. On pourrait alors dire que pour augmenter la portance, il faut augmenter la courbure et ainsi l’avion volerait mieux. Mais non ! En effet, lorsque la courbure de l’aile augmente, la surface frontale de l’aile devient plus importante, ce qui génère une nouvelle force résistante nommée la Traînée. Pour un vol optimal, il faut obtenir le meilleur rapport Portance/Traînée. Ainsi, le vent relatif soumet les ailes à une force aérodynamique :

• Dont la composante Traînée constitue la résistance que l’air oppose à son avancement
• Dont la composante Portance est perpendiculaire à la Traînée.