Le fonctionnement d’une aile repose sur le phénomène complexe de portance. Un phénomène qui fait intervenir l’effet Coanda. © Pexels, Pixabay, DP

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Le fonctionnement d'une aile et l'effet Coanda

Question/RéponseClassé sous :physique , effet Coanda , fonctionnement d'une aile

C'est la « portance » qui permet à un avion de s'élever et de se maintenir en l'air, et donc à une aile de fonctionner. Si le terme est connu, son explication physique est plus complexe. La portance fait en effet intervenir plusieurs phénomènes de dynamique des fluides. Parmi eux : l'effet Coanda.

Pour expliquer la portance d’un avion, il faut faire appel à des notions physiques complexes. Une théorie simplifiée veut que le fonctionnement d'une aile repose sur les lois de Newton. Ainsi, la troisième loi de Newton, encore appelée « principe des actions réciproques » ou « loi de l'action et de la réaction », s'énonce comme suit : si un corps A exerce une force sur un corps B, alors le corps B exerce lui aussi une force sur le corps A, une force de même droite d'action, de même valeur et de même direction, mais de sens opposé.

Dans le cas d'un avion, l'aile agit sur l'air pour dévier son écoulement. En réponse, l'air agit sur l'aile en générant de la portance. Seulement, si l'air arrivait en ligne droite sur l'aile et s'écoulait simplement au-dessus et en dessous avant de reprendre sa route, il n'y aurait pas d'action de l'aile sur l'air et, donc, pas de réaction de l'air sur l'aile, et donc, pas de portance. Pour générer de la portance, l'aile doit ainsi dévier l'air.

Sous l’effet Coanda, lorsqu’un filet d’eau effleure une cuillère, il a tendance à venir s’y coller au lieu de poursuivre son écoulement en ligne droite. © Axda0002, Wikipédia, CC by-sa 2.5

L’effet Coanda et la portance

Mais alors, comment l'aile parvient-elle à dévier ainsi de l'air ? Beaucoup d'air, qui plus est... C'est grâce à une conséquence, découverte au début du XXe siècle, d'un effet baptisé en l'honneur du père de l'avion à réaction : l'effet Coanda. Ce dernier veut qu'un fluide en mouvement (gaz ou liquide) a tendance, lorsqu'il entre en contact avec une surface courbe, à suivre cette surface (voir l'image ci-dessus).

Dans le cas qui nous intéresse ici, l'air a tendance à suivre le profil aérodynamique de l'aile. Il se colle à l'extrados, c'est-à-dire à la partie supérieure bombée de l'aile. Ainsi, il accélère l'air vers le bas en « aspirant » celui qui se trouve au-dessus. C'est de cette accélération de l'air dont nous avions besoin pour générer la portance de l'aile. Cependant, le fait qu'une surface plane puisse servir d'aile (bien que mauvaise) montre que l'effet Coanda n'est pas le seul phénomène à entrer en jeu dans la portance d'un avion. De nombreux autres facteurs interviennent, rendant les calculs des spécialistes si compliqués.

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