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Le principe de Bernouilli

L'aile a été conçue avec une surface courbe pendante sur le dessus qu'on appelle extrados. Quand l'air souffle sur cette forme courbée, il en résulte une force de portance qui pousse l'aile vers le haut. La forme de l'aile, appelée profil ou surface portante, transperce alors l'atmosphère dévie le courant d'air vers une autre direction. Comme la surface portante exerce une force sur l'aile, l'aile est poussée dans la direction opposée.

En effet, les ailes ont une forme particulière qui fait que l'air parcourt une plus grande distance au-dessus de l'aile qu'en dessous. Comme l'air a une plus grande distance à parcourir au-dessus, d'après cette explication, les molécules d'air iront plus vite pour ne pas se laisser distancer par l'air qui passe en dessous, ce qui aura pour effet de réduire l'air qui passe au-dessus de l'aile. Et s'il y a moins d'air quelque part, la pression sur la surface supérieure chute. Ce qui implique que l'aile ressentirait une poussée vers le haut.


 


 


 


 


 

 


 

Voici ce que le principe de Bernouilli nous explique. Mais il reste alors à expliquer pourquoi la vitesse s’accroît sur l’extrados, ce que l’équation de Bernouilli ne peut pas faire. On peut résumer pour l’instant en disant : le principe de Bernouilli permet de comprendre mais pas d’expliquer. Les simulations numériques faites par ordinateur rendent compte de ce qui se passe mais ne donnent pas une explication physique immédiate.

 

Les textes de vulgarisation expliquent qu’en raison de la courbure plus importante de l’extrados, l’air a une distance plus importante à parcourir qu’au-dessous. Ainsi, puisque l’air parvenant au bord d’attaque se sépare en deux courants, inférieur et supérieur, et que les deux courants doivent se retrouver au même moment à l’arrière de l’aile, le courant supérieur effectuant un trajet plus long doit donc accroître sa vitesse.

Mais rien n’explique pourquoi ces deux courants doivent se donner rendez-vous, par quel mystère ils doivent le faire. En réalité, les mesures expérimentales en soufflerie avec de la fumée colorée, démontrent même le contraire : le courant de l’extrados arrive bien avant celui du dessous. Cette explication des « temps égaux » est donc totalement erronée. Mais même si nous l’acceptions comme hypothèse, des calculs montrent que l’accroissement de la longueur à parcourir sur l’aile, pour soulever un petit avion de tourisme, devrait être de l’ordre de 50%, alors que les profils d’aile classique ont un accroissement maximum de 3%.

Par ailleurs, cette explication ne résiste pas au fait que les avions peuvent voler sur le dos. L’effet de portance alors inversée ne devrait pas le permettre.

© 2017. Créé par Aymeric Thomine, Oscar Staerman et Maxime Moison.

TPE AERODYNAMISME

1 S VERTE - INSTITUT SAINT-LO

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