Les ailes permettent à l'avion de voler dans les airs grâce à la force de portance (Cf : ici). Sans cette force de portance qui entraîne l’avion dans les aire, l’avion ne peut voler : ce qui en fait un élément capital de l’engin. La portance d’un avion dépend essentiellement du profil de l'aile. C’est pourquoi il est toujours étudié avec le plus grand soin par les ingénieurs ayant pour but d'améliorer la portance d'une aile, ou par les personnes recherchant le profil le mieux adapter (en modélisme notamment). Il y existe donc dans la construction aéronautique un très grand nombre de profils que nous pouvons classer selon 6 grandes catégories. Mais, on relèvera aussi d’autres caractéristiques pouvant modifier sa portance qu’il ne faut pas négliger : les différents éléments rattachés à celle-ci mais aussi sa taille (forme, allongement), son poids. Enfin, la portance d'une aile est ddifférente selon son angle d'incidence : si celui-ci est négatif, la portance décroît mais au contraire si il est positif, la portance croît.
L'aileron est une pièce mobile placée à l'arrière de l'aile d'un avion, ce qui permet à l'avion de virer à gauche ou à droite. Ce sont des surfaces horizontales articulées : en se relevant ou s'abaissant, elle modifie le profil de l'aile et font ainsi varié la portance et la traînée (la somme des 2 étant la résultante aérodynamique (Cf : Shéma ici), Par exemple, pour virer à gauche : les ailerons de l'aile droite de rabaissent pour ainsi augmenter la portance de l’aile et les ailerons de l'ailes gauche tourne dans un sens opposé pour faire diminuer la portance : l'avion tourne. Les ailerons permettent aussi de contrôler l'axe de roulis de l'avion.
Les aérofreins de vol (ou spoiler) sont des mécanismes situés sur l'extrados, ils permettent de réduire plus ou moins la portance de l'aile : cela créé une destruction de l'écoulement laminaire : l'avion ralentis et perd de l'altitude. Il permet de remplacer ou d'assister les ailerons. Lorsque les spoilers sont pratiquement perpendiculaire à l’aile, ils font office d'aérofreins de sol. Ils permettent ainsi de contrôler l’axe de lacet de l’avion.
Les aérofreins de sol sont des dispositifs
qui peuvent se placer sur ou sous les ailes, sous le fuselage ou encore à
l'arrière de l'avion. Ils permettent de créer une importante
traînée, qui entraînera alors une décélération
de l'avion. Ils viennent s'élever orthogonalement au vent relatif.
Ils sont utiles lors de l’atterrissage.
Les becs sont des surfaces
articulées placées sur le bord d'attaque de l'aile. Ils ont
pour but d'augmenter la portance grâce à une surface de l'aile
et une cambrure augmentées. Les fentes entre l'aile et les becs permettent
un décrochement retardés des fluides.
Plusieurs styles de becs se distinguent : les becs à fentes rétractables,
les becs Krueger (sans fentes mais augmente la cambrure en pivotant) et les
becs basculants (le bord d'attaque bascule).
Bec
à fente rétractable
Les volets de bords d'attaque régulent l’axe de lacet de l’avion : ils permettent d'augmenter la portance grâce à une augmentation de la surface de l'aile au décollage. Par contre, en vol horizontale, les pilotes les rentrent pour diminuer la traînée de cet élément. Lors de l'amorçage de l'atterrissage, ils sont aussi utilisés pour créer une force de traînée plus importante. Les volets de bord d'attaque ont donc un double emploi.
Les volets sont aussi des dispositifs
hypersustentateurs qui sont situés sur le bord de fuite de l'aile.
Comme les becs, ils permettent d'augmenter la portance. Ils y a différent
types de volets:
- les volets d'intrados qui grâce à une forte courbure augmente
la portance
- les volets de courbures qui présente aussi une forte courbure sans
augmenter pour autant la surface de l'aile
- les volets de courbures à fentes qui comme l'indique son nom augmentent
la courbure de l'aile et en plus de cela possèdent une fente qui retarde
le décrochement de fluides sur l'aile.
- les volets Fowler sont les plus efficaces car ils augmentent la portance
non seulement grâce aux fentes et aux courbures mais aussi en plus la
surface de l'aile est plus grande.
Un moteur à réaction est un moteur situé sous l'aile d'un avion, ou sur le fuselage (sur la queue la plupart du temps). Il crée une poussée qui permet à l'avion de se mouvoir. Le principe est assez simple : l'air arrive dans le réacteur qui le compresse et le mélange avec du kérosène, se qui forme des gaz qui propulse l'avion vers l’avant. Ils permettent de créé la force de poussée.
Winglets : Les winglets sont de petites ailettes verticales placées aux extrémités des ailes, pour augmenter son allongement effectif en récupérant une partie des toubillons marginaux créés par une forte trainée (la trainée est donc ainsi réduite). L'auteur de cette découverte n'est autre que l'ingénieur Richard T. Whitcomb de la Nasa, il développa ce concepte dans les années soixante-dix.
Éléments rattachés au fuselage:
Le fuselage est
le corps de l'avion, il supporte toutes les différentes parties(ailes,
volets...). Il est divisé en trois parties:
-l'avant ou se trouve le poste de pilotage, le radar et une partie des soutes.
-le centre qui est composé d'une cabine pour les passagers, d'un train
d'atterrissage et de soutes. Les ailes sont rattachées à ce
morceau.
-l'arrière qui termine l'avion, avec une forme conique. Elle soutient
les empennages.
Les gouvernes de profondeur est un élément mobile placé en queue d'avion, horizontalement, qui permet de maintenir l'avion tangent à l'axe passant par le centre de la terre. Elle peut se baisser ou se relever pour modifier ainsi la résultante aérodynamique de l'avion en faisant varier la traînée et la portance. Elle « commande » à l’axe de tangage.
Le plan canard est un dispositif qui peut
être placé à l'avant de l'avion, juste derrière
le cockpit permettant de créer une portance vers le haut qui s'ajoute
à celle de ailes. Il permet de protéger l'avion contre le décrochage
: le plan canard décroche en premier et fait piquer l'avion du nez,
il évite a l'aile principale de décrocher. Il permet aussi de
compenser le couple piqueur par une
portance.
La gouverne de direction est une
partie verticale articulée de la dérive située à
l'arrière de l'avion. Elle contrôle la symétrie du vol
: soit l’axe de lacet. Par exemple, lorsque le pilote d'un avion veut
aller à droite, il actionne une commande qui fait tourner la gouverne
de direction vers la droite. Le flux d'air exerce une pression sur la gouverne
: cela fait ainsi tourner l'avion vers la gauche.
La dérive est une surface verticale de
la queue de l'avion qui permet de le stabiliser et d'avoir un meilleur contrôle
directionnel.
L'empennage horizontal est un plan
horizontal situé sur la queue de l'avion. Il stabilise le tangage de
l'avion. Il est composé d'un stabilisateur horizontale et d'une gouverne
de profondeur. L'empennage horizontal créé une portance au niveau
de la queue de l'avion qui l'attire vers le bas car c'est l'intrados qui est
cambré au lieu de l'extrados sur une aile normale.
L'empennage vertical est le nom donné à l'ensemble dérive
plus gouverne de direction.
Le train d'atterrissage est un ensemble
de roue pneumatique permettant de diriger l'avion sur une piste. Au décollage,
il subit l'accélération de l'avion. Puis à l'atterrissage,
les roues doivent amortir l'impact, puis ensuite ralentir l'appareil progressivement
avec un système de freinage. Le système de freinage d’un
avion est situé sur le train principal. Les dispositifs absorbant l’impact
à l’atterrissage sont les amortisseurs.
Il y a deux types de train d'atterrissage :
- Les trains classiques c'est à dire 2 trains positionnés en
amont du centre de gravité et un autre à l'arrière de
l'avion.
- Les trains tricycles c'est à dire 2 trains qui sont situés
en aval du centre de gravité et un autre à l'avant.
Le nombre de roue du train d’atterrissage d’un avion est toujours
proportionnelle au poids de l’avion : plus l’avion est lourd plus
il y a de roue (ex. l’A380 comporte 22 roues). Les trains d'atterrissage
peuvent être rétractable pour améliorer le profil aérodynamique
de l'avion, car les traînées sont ainsi réduites.
L'Hélice a été le premier
moyen pour propulser un avion. Les hélices ont un profils d'aile et
tournent à haute vitesse pour créer une poussée (vers
le haut) permettant ainsi aux pales de faire décoller l’avion
grâce à la force de portance.
Le Rotor est une pièce moteur rotative qui
permet aux pales de tourner pour créer une force de poussée
verticales.
Les pales sont les
dispositifs d’un hélicoptère qui équivalent aux
ailes d'un avion. Elles sont disposées horizontalement et ont toutes
un profil aérodynamique. Elles créent une poussée verticale
grâce à la force de portance de chacune d’elles : l’hélicoptère
peut ainsi s’élever dans les airs.