Depuis la fin du XIXe siècle, les avancées technologiques ont permis à l’Homme de réaliser un rêve: voler. L’avion assure aujourd’hui 13% du transport de passagers et de marchandises. Il est le moyen de transport ayant la plus forte croissance dans le monde (5% / an). Il a récemment atteint la barre des 3 milliards de passagers par an, et il est prévu que ce chiffre double dans les 15 prochaines années. Voici les grandes dates qui marque l’histoire de l’aviation:
- 1902, les premiers planeurs : après plusieurs essais à travers le monde, les frères Wright réalisent le premier vol d’un planeur.
- Les premiers avions motorisés : le 14 Octobre 1897, le français Clément réalise le premier décollage motorisé. Entre 1900 et 1903, les frères Wright expérimentent des avions motorisés sur de longues distances et réalisent plus de 800 vols.
- Années 1910, les premiers vols autonomes : le 25 Juillet 1909, Louis Blériot traverse la manche. En 1910, Henri Coanda réalise le premier vol d’un avion à moteur à réaction. En 1913, Roland Garros traverse la méditerranée.
- 1914, le premier vol commercial : P.E Fansler ouvre la première ligne commerciale entre St Petersbourg et Tampa (Floride)
- 1919, fondation de KLM : c’est la plus vieille compagnie aérienne existante
- Années 50 à 2000, les grandes Innovations technologiques : le premier avion de ligne à réaction est mis en circulation dès 1952. Sa vitesse dépasse 800 km/h. En 1958, le Boeing 707 apparait.
- 1969, premier vol du Concorde : C’est l’avion supersonique capable de transporter 128 passagers sur plus de 1000 km à la vitesse de M 2.02 (deux fois la vitesse du son).
- 25 juillet 2000, seul accident du Concorde : suite à cet accident, les vols du Concorde disparaitront.
- 2009, l’avion solaire Impulse : Un avion à moteur électrique fonctionnant à l’énergie solaire. Il a récemment fait un tour du monde.
L’avion a, comme tous les moyens de transports, un impact sur l’environnement. Les émissions de CO2 par passager et par vol sont supérieures à celle du transport ferroviaire et routier (environ 40 fois plus) . Les avions ont également un impact de nuisance sonore important.
Maintenant, il convient d’expliquer brièvement les phénomènes permettant à un avion de voler. Tout d’abord, voici les forces qui s’exercent sur un avion:
Il y a la poussée, force horizontale donnée par les moteurs, à cette poussée s’oppose la trainée, formée par la pression exercée sur l’avion (voir L’aérodynamique). Lorsque l’avion se met en mouvement, il crée un vent allant dans la direction opposée, et la forme bombée des ailes fait que la différence de pression est telle entre le dessous et le dessus que l’air peut « porter » l’avion, d’ou la « portance ». À cette portance vient s’opposer le poids de l’avion, force exercée à cause de l’interaction gravitationnelle.
Néanmoins, le phénomène de portance ne suffit pas à expliquer toutes les actions qui permettent à un avion de voler; par exemple: comment vole-t-il sur le dos, ou comment un avion avec des ailes non bombées peut-il voler ? Il existe deux théories pour compléter l’explication du phénomène de portance: celle se basant sur les études de Bernoulli et celle s’appuyant sur les théories Newtoniennes.
La théorie de Bernoulli:
Selon cette explication, la forme bombée des ailes ferait se déplacer l’air plus rapidement sur l’extrados qu’au niveau de l’intrados. Or, un flux d’air qui circule à grande vitesse provoque une dépression, d’où la portance. Cette explication n’est que partiellement bonne, elle n’explique toujours pas comment des avions peuvent voler sur le dos…
Coupe d’une aile d’avion
http://www.lavionnaire.fr/SiteImgAero/ProfilAile.png
La théorie de Newton:
Si la force exercée par le flux du vent était dirigée dans le même sens que la forme de l’aile, il n’y aurait même pas de portance. C’est pour cela que la forme de l’aile est bombée et surtout inclinée: si la surface de l’aile forme un angle avec la direction du vent, le flux d’air est dévié par la force exercée par le poids de l’aile.
À partir de là, on peut faire appel à la troisième loi de Newton, celle des actions réciproques: toute force qui s’exerce dans une direction génère une force identique dans la direction opposée (toute force se compense). Puisque le flux de l’air est dévié par l’aile, une action mécanique est exercée vers le bas, donc une seconde force se crée vers le haut (3ième loi de Newton). On peut augmenter l’angle de la force de la portance en augmentant l’angle d’attaque de l’aile (son inclinaison).
Ces deux explications réunies permettent d’expliquer partiellement et simplement comment un avion vole, grâce au phénomène de portance. Mais en réalité le phénomène est plus complexe.
Sources:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/Concorde_216_%28G-BOAF%29_last_flight.jpg
TPE: Transports du Futur 
