Comment vole un avion?

            Lord Kelvin fût une sommité des Sciences Physiques au cours d'une bonne partie du XIXème siècle. Il manquait malheureusement un peu de "nez", puisqu'il prétendit en 1900 que la Physique était une discipline achevée (à part, selon lui, quelques améliorations de précisions à faire dans les calculs), et que jamais une machine plus lourde que l'air ne pourrait voler (1895). Heureusement qu'Einstein, Planck et d'autres ne s'en sont pas laissé conter, et que les frères Wright, au tout début du XXème siècle, n'y ont pas prêté une oreille trop attentive.

            Quand j'étais petit, j'ai passé de longues heures à jouer avec des planches de polystyrène, récupérées sur des cagettes à poissons, vaguement taillées en disque, qui volaient merveilleusement bien quand on les lançait avec le bon coup de poignet.

L'air est dévié vers le bas par la planche, en échange, la planche reçoit une poussée vers le haut, ce qui la maintient en l'air. La rotation de l'engin est importante: tout comme une roue de vélo, son axe conserve une direction constante dans l'espace, ce qui maintient l'orientation du plan de vol. Bien sûr, les frottements finissent par avoir raison de toute cette organisation.

            On a déjà là quelque chose de fonctionnel, mais on peut faire plus efficace: plutôt que de garder une aile d'avion en forme de planche on peut lui donner un profil ayant une intéressante propriété:

Voici ce profil: le dos est plus bombé que le ventre, qui est presque plat. Sur la partie supérieure, l'air accélère et sa pression devient alors plus basse qu'en dessous. Vous avez peut-être déjà expérimenté cela avec un rideau de douche... C'est à Monsieur Bernouilli que l'on doit cette constatation. Comme la pression est plus faible au-dessus qu'en dessous, l'aile est poussée vers le haut.

            Deux effets valant mieux qu'un, on combine l'effet de "l'angle d'attaque" (plan de l'aile légèrement pointé vers le haut) avec celui de "l'aspiration" du dos de l'aile, du fait de sa forme. D'ailleurs, vous pouvez imaginer que la forme seule n'est pas suffisante: des avions peuvent voler sur le dos...

            Sauf que si l'on se contente de lâcher notre avion, même avec des ailes aussi bien conçues, il a de fortes chances d'avoir un vol assez bref. Il faut impérativement une propulsion a notre avion: soit le lancer initial du planeur, soit une motorisation embarquée. Tout comme le calmar qui se gonfle d'eau et la jette derrière lui, ce qui, en échange, le propulse en avant, notre avion peut s'appuyer sur ce "principe d'action et de réaction" comme on l'appelait dans le temps. Essayez vous-même: debout sur une planche à roulettes, jetez vivement devant vous un ballon (c'est l'action), si vous ne tombez pas, ce qui est déjà épatant, vous vous sentirez poussé en arrière (c'est la réaction). Les calmars sont donc des animaux à réaction, comme les avions: ceux-ci brûlent du carburant, les gaz de combustions sont éjectés très vite vers l'arrière, l'avion reçoit alors de la part des gaz, une poussée vers l'avant, ce qui le fait avancer.

            Et les avions à hélice? C'est presque le même principe finalement: de l'air est prélevé à l'avant et propulsé vers l'arrière par le brassage des pales. L'avion avance alors, poussé par l'air qu'il vient de souffler...

            Et pour finir, observez: à peine un siècle sépare ces deux images:

        A peine 7h pour emmener 800 passagers manger des hamburgers à New York depuis Paris. Le progrès, le progrès...