L’aérodynamise des engins volants

Bien que l’expression « aérodynamique » soit le plus souvent liée aux avions ainsi qu’à la recherche scientifique globale du vol, en réalité, son application est beaucoup plus large. Pour le dire simplement, l’aérodynamique est une étude concernant le flux d’air ainsi que ses principes, et l’aérodynamique appliquée est la recherche scientifique visant à améliorer les objets fabriqués par l’homme tels que les avions et les automobiles à la lumière de ces concepts. Mis à part l’application évidente à ces types de transport lourds, les idées aérodynamiques peuvent également être reflétées dans les objets planants les plus faciles à créer par l’homme – et dans la conception naturelle de nombreuses études sur le vol aérien, les ailes d’un oiseau. Tous les objets physiques de la planète sont soumis à la gravité, mais les forces gravitationnelles ne sont pas la seule pression qui tend à les maintenir poussés vers le sol. L’environnement lui-même, bien qu’indétectable, fonctionne de manière à empêcher le soulèvement, tout comme une pierre tombée dans l’eau finira par tomber vers la base. En fait, l’atmosphère se comporte un peu comme l’eau, bien que la force descendante ne soit pas aussi importante en raison du fait que la pression de l’air est bien inférieure à celle de l’eau. Mais les deux sont des médias à travers lesquels les corps voyagent, et l’atmosphère et l’eau ont beaucoup plus en commun qu’avec le vide. Les fluides comme l’eau et les gaz comme l’air sont généralement sensibles aux concepts de dynamique des liquides, Helicoland certaines réglementations qui régulent le mouvement des fluides et des vapeurs lorsqu’ils entrent en contact avec des zones fortes. En fait, vous trouverez peu de distinctions significatives – aux fins de la conversation actuelle – entre l’eau et l’atmosphère concernant leur comportement au contact de surfaces résistantes. Chaque fois qu’une personne entre dans une baignoire, le niveau d’eau augmente uniformément en réponse au fait qu’un bon article prend de la place. De même, les courants d’air soufflent sur les ailes d’un avion planant d’une manière qu’ils remplissent à nouveau à peu près en même temps au bord de fuite de l’aile. Dans les deux cas, la méthode s’adapte à votre invasion de l’objet solide. Par conséquent, à l’intérieur des directives de la dynamique des fluides, les chercheurs utilisent généralement l’expression « liquide » de manière uniforme, même pour expliquer le mouvement de l’air. L’étude de la dynamique des liquides en général, ainsi que de l’écoulement de l’air en particulier, apporte en l’utilisant tout un vocabulaire. L’une des premières idées importantes est la viscosité, le frottement interne à l’intérieur d’un liquide qui le rend résistant à l’écoulement et résistant aux objets qui le traversent. Comme on pourrait le croire, la viscosité est un facteur nettement meilleur avec l’eau par rapport à l’atmosphère, dont la viscosité est inférieure à deux pour cent de celle de l’eau. Néanmoins, à proximité d’une bonne surface – par exemple l’aile de l’avion – la viscosité devient un facteur simplement parce que l’atmosphère a tendance à rester avec cette surface. Les aspects associés de densité et de compressibilité seraient également importants. À des vitesses inférieures à 220 MPH (354 km/h), la compressibilité de l’atmosphère n’est pas un élément important dans la conception aérodynamique. Néanmoins, à mesure que le flux d’air s’effectue, la vitesse du son – 660 miles par heure (1 622 km/h) – la compressibilité devient un facteur important. De même, la chaleur augmente considérablement lorsque le flux d’air est supersonique, ou plus rapide que la vitesse du son. Tous les objets dans l’atmosphère sont sensibles à deux types de flux d’air, laminaire et turbulent. Le flux laminaire est lisse et normal, se déplaçant constamment à la même vitesse et exactement dans le même chemin. Ce type de flux d’air est également appelé flux profilé, et dans ces conditions, chaque particule de fluide qui passe à un point particulier suit un parcours identique à toutes les particules qui ont passé ce temps auparavant. Cela peut être illustré en visualisant un ruisseau s’écoulant autour d’une brindille. Par distinction, dans un écoulement turbulent, l’environnement est susceptible de changer continuellement de vitesse et de trajectoire, par exemple chaque fois qu’un écoulement passe sur des bancs de roches. Alors que le type mathématique d’écoulement d’air laminaire est assez simple, les problèmes sont beaucoup plus compliqués dans le cas d’un écoulement turbulent, qui se produit généralement en présence d’obstacles ou de vitesses plus élevées. Manquant l’existence de viscosité, et donc dans des conditions d’écoulement laminaire idéal, un objet se comporte selon le principe de Bernoulli, parfois connu sous le nom de formule de Bernoulli. Connue du nom du mathématicien et physicien suisse Daniel Bernoulli (1700-1782), cette proposition va au cœur de ce qui fait voler un avion.