LES BASES DE L'AERONAUTIQUE
Définition :

L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre. 
Les sciences incluent en particulier l'aérodynamique, une branche de la mécanique des fluides ; les technologies sont celles qui concernent la construction des aéronefs, leur propulsion ainsi que les servitudes. 

Comme pour les autres thèmes, l’association SPICA n’a pas pour objectif de remplacer ou de concurrencer les associations d’aéronautique. Elle veut simplement permettre aux membres, qui le veulent, de savoir reconnaitre les objets aériens, pouvoir lire une carte des couloir aérien, et naturellement d’utiliser ses connaissances lors des enquêtes sur le phénomène OVNI.
Bien sûr, ce qui précède n'est ni exhaustif, ni limitatif. L'association SPICA reste à l'écoute de toutes les suggestions qui pourront lui être présentées.
Il existe différents types d’aéronefs : les plus légers que l’air (aérostats) et les plus lourds que l’air (aérodynes). Nous allons ici nous intéresser aux aérodynes motorisés a voilure fixe ou plus communément appelés avions. Globalement, l’avion est composé d’un fuselage, d’une voilure, d’empennages, d’un système de propulsion et d’un train d’atterrissage. 
 
Structure des éléments constructifs : 
 
- le fuselage : il désigne l’enveloppe de l’avion qui reçoit la charge transportée, ainsi que l’équipage… il supporte la voilure, l’empennage, le système propulsif…sa forme dépend de la mission de l’avion, il peut être circulaire elliptique, carré, hybride… 
 
- la voilure : elle est constituée par les ailes, qui permettent à l’avion de voler. On y ancre un des ensembles de gouvernes et si nécessaire, les dispositifs hypersustentateurs, les aérofreins, les moteurs, le train d’atterrissage. Ses différentes parties : l’emplanture, jonction avec le fuselage, le saumon, la partie la plus extérieure, l’extrados et l’intrados partie supérieure et inférieure de l’aile, bord d’attaque et bord de fuite, parties avant et arrière de l’aile. Les caractéristiques des ailes sont : le profil, la coupe verticale de l’aile ; la corde de profil (du bord d’attaque au bord de fuite) ; l’envergure, la profondeur, l’épaisseur et l’allongement (rapport envergure/profondeur). Toutes ces caractéristiques influent sur la façon de voler. 
 
- Les empennages : généralement situés à l’arrière de l’avion, leur rôle consiste à stabiliser l’avion sur sa trajectoire. Il sont composés de la dérive et de la gouverne de profondeur (qui permettent d’agir sur les axes). Il existe les empennages horizontaux, verticaux et en papillon. 
 
- Le train d’atterrissage : sert lors des déplacements au sol, des atterrissages et des décollages. Il peut être fixe ou escamotable, doit supporter le poids de l’avion et absorber l’énergie lors des impacts. On distingue 2 types d’atterrisseurs : tricycle et classique avec soit une roulette de queue soit de nez. 
 
- Les commandes : le manche à balai ; action latérale sur les ailerons et action longitudinale agissant sur la gouverne de profondeur. Le palonnier, avec les pieds, action latérale agissant sur la gouverne de direction donc sur l’axe de lacet. 
Les propulseurs : 
 
Les propulseurs sont des machines composées d’un moteur thermique ayant pour fonction de fournir l’énergie nécessaire à la propulsion de l’aéronef et l’entrainement des équipements de bord (production d’électricité…) 
 
On distingue trois types de propulseurs: 
- Le groupe motopropulseur, composé d’un moteur à combustion interne (à piston) couplé à une hélice tractive ou propulsive. La force qu’il délivre s’exprime par la formule w=Tu.V 
Tu est la force de traction utile et V la vitesse de l’aéronef. 
- Le groupe turbopropulseur, composé d’une turbomachine couplée à une hélice. L’énergie des gaz de combustion est récupérée sous forme de couple puis ce couple est transmis à une hélice. 
- Le groupe turboréacteur, cette appellation est due à la réaction de l’air sur les différentes parties de ce moteur et qui en les traversant, produit une force appelée poussée. (voir expérience du ballon pour la poussée) ce moteur permet de mettre en vitesse une masse d’air dont la force est dirigée en sens opposé à cette vitesse. Ce type de moteur est composé d’une entrée d’air, d’un compresseur qui capte l’air externe, d’une chambre de combustion ou l’air y est admis et mélangé au carburant, d’une turbine qui transforme l’énergie de combustion en énergie mécanique. Enfin les gaz sont envoyés a la tuyère qui sert de canal d’échappement.  

Comment un avion vole-t-il ? 

L'avion, machine plus lourde que l'air (air dont il a absolument besoin), est principalement soumis, en vol, à 4 forces: la portance, la traînée, le poids, et la force propulsive. 
 
Le poids est une force constante toujours dirigée vers le bas. 
La portance est la plus importante des 4 forces, c'est celle qui permet à l'avion de se maintenir dans l'air. Cette force est générée par l'écoulement de l'air autour de l'aile qui possède un profil particulier: 
 
La taille de la face supérieure (extrados) est plus grande que celle de la face inférieure (intrados), ce qui fait que la vitesse d'écoulement sur l'extrados est plus grande. Par effet Venturi, on
observe une diminution de pression sur l'extrados,
et cette différence engendre une force résultante
orientée vers le haut: la portance 
 
Environ 80% de la portance proviennent de la
dépression sur l'extrados, et 20% de la surpression
sur l'intrados. 
La portance permet à l'avion de vaincre le poids et
de s'élever. Toutefois, on comprend aisément que la
portance va dépendre de la vitesse du flux d'air par
rapport à l'avion (plus la vitesse est grande, plus la
dépression le sera). C'est pourquoi un avion doit rouler
pour prendre de la vitesse avant de décoller, et de
préférence vent de face. Plus l'avion roule vite (par
rapport à l'air !), et plus la portance augmente, jusqu'à devenir suffisante pour vaincre le poids. 











La traînée: l'avion se déplace dans un fluide: l'air. Il est donc soumis à des forces de frottement
que lui fait subir l'air, appelées forces de frottement fluide. Cette force est aussi appelée traînée.
C'est la principale force qui s'oppose au vol. Cette force dépend de nombreux paramètres, mais
en simplifiant, on peut dire que les principaux sont: le maître-couple (cf dessin), de la vitesse (au carré), de l'état de surface du fuselage, ainsi que de la pression atmoshpérique. Le maître-couple est la superficie que le corps présente au flux d'air: 
 
Toutefois, le maître-couple (superficie) n'est pas le seul paramètre important pour la trainée, il faut parler aussi du Cx. (coefficient de pénétration dans l'air). Sur le dessin ci-dessous, les deux objets ont le même maître-couple, mais il est évident que les traînées qu'ils subiront seront différentes. C'est donc pour lutter contre la traînée que l'on donne aux avions des formes fuselées et élancées. 
 
La force propulsive permet de vaincre la traînée, et de générer la portance. Le principe est de prendre de l'air à l'avant de l'avion, et de le rejeter à l'arrière avec une vitesse supérieure à la vitesse de l'avion, que ce soit un moteur à hélice ou à réaction. Dans le cas du planeur, il n'y a pas de force propulsive, et les planeurs sont conçus pour avoir une traînée minimale, et une portance maximale. Toutefois, ils ne peuvent se maintenir indéfiniment dans l'air, à cause des frottements, à moins de trouver des "ascendantes", c'est à dire des courants d'air chaud verticaux qui les feront monter, et ils pourront alors convertir l'énergie potentielle de pesanteur en énergie cinétique. 
 
Décrochage 
Lors du vol, le flux d'air forme un angle avec le profil de l'aile. Cet angle sera appelé angle d'attaque ou angle d'incidence: 
 
Tant que l'angle d'attaque reste faible, la portance augmente avec l'angle d'attaque. Mais pour que la portance existe, le flux d'air doit rester laminaire (il doit suivre le profil de l'aile). Ceci n'est possible que pour de petits angles d'attaque: 
 
Au contraire, si l'angle d'attaque est trop important, l'écoulement de l'air devient turbulent: 
 
Dans ce cas, la portance décroît très rapidement et devient même presque nulle. C'est le décrochage (stall). En général, celui-ci se produit se produit environ pour un angle d'attaque supérieur à 15°. Pour être exact, il faut donc parler d'angle de décrochage. Mais, on a vu que la portance augmente avec l'angle d'attaque et avec la vitesse; de plus, pour voler en palier, la portance doit compenser le poids. Pour chaque vitesse de l'avion par rapport au flux d'air (vitesse indiquée ou IAS), il existe donc un angle d'attaque qui correspond à une position d'équilibre. Plus la vitesse est faible, plus l'angle d'attaque devra être grand afin de générer une portance capable de compenser le poids de l'avion.  
 
C'est pourquoi on ne parlera que très rarement d'angle de décrochage, et presque toujours de la vitesse de décrochage. Par exemple, sur le Cessna 182 RG, cette vitesse limite est de 54 noeuds, quand les volets sont rentrés. 
 
Surfaces de contrôle 
Un avion se déplace dans un espace à trois dimensions. Il existe 3 mouvements dits "principaux" qui sont contrôlés par trois types de surfaces de contrôle principales. L'action de ces surfaces génère des mouvements "parasites", dits mouvements secondaires et qui sont compensés par des actions sur d'autres surfaces. 
Les 3 mouvements principaux sont le lacet, le tangage et le roulis 
Le lacet est un mouvement horizontal, qui est contrôlé par la gouverne de direction, qui se situe sur la queue de l'avion (ou empennage vertical). Elle est actionné par un système de pédales appelé palonnier (touches 0 et Enter, par défaut dans FS). Ses effets secondaires sont une perte d'altitude et un roulis dans le sens du virage: 
 
Le roulis est un mouvement longitudinal, contrôlé par les ailerons, qui sont situés à l'arrière de l'aile. Ils sont actionnés par les mouvements latéraux du manche à balai ou du joystick (touches 4 et 6 dans FS). Quand on incline le manche à gauche, l'aileron gauche se soulève et l'aileron droit s'abaisse. La portance devient plus importante à droite, ce qui provoque une rotation autour de l'axe longitudinal de l'appareil vers la gauche. Ce mouvement engendre une perte d'altitude et un virage dans le sens du roulis. 
Le lacet est un mouvement horizontal, qui est contrôlé par la gouverne de direction, qui se situe sur la queue de l'avion (ou empennage vertical). Elle est actionné par un système de pédales appelé palonnier (touches 0 et Enter, par défaut dans FS). Ses effets secondaires sont une perte d'altitude et un roulis dans le sens du virage: 
 
Le tangage, enfin est un mouvement vertical, contrôlé par la gouverne de profondeur qui est située sur la queue de l'avion (empennage horizontal). Elle est actionnée par les mouvements verticaux du manche à balai, touches 2 et 8. Quand on pousse le manche, la gouverne s'abaisse, la portance de l'empennage horizontal augmente, ce qui a pour effet de soulever la queue de l'avion, qui se met à piquer. Si on tire le manche, l'action est bien sure inversée. 
Le lacet est un mouvement horizontal, qui est contrôlé par la gouverne de direction, qui se situe sur la queue de l'avion (ou empennage vertical). Elle est actionné par un système de pédales appelé palonnier (touches 0 et Enter, par défaut dans FS). Ses effets secondaires sont une perte d'altitude et un roulis dans le sens du virage: 
Les Feux de Navigation
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

















 
 
Combien de fois avons-nous vu dans le ciel nocturne des lumières en se demandant si c'est un avion ? 
Afin qu’il n’y ait plus de doutes voici les feux de navigation d’un avion. 
A ces feux il faut ajouter le feu anticollision (rotating), c’est un feu à éclats rouges.