Comment un avion vole-t-il ?

Le vol commence avec l'aile. Son profil, incurvé sur le dessus et légèrement incliné face à l'air qui arrive, est la clé. Lorsque l'appareil avance, l'aile dévie le flux d'air vers le bas et, dans le même mouvement, l'air qui passe sur l'extrados accélère et sa pression chute. La pression plus élevée sous l'aile et la pression plus faible au-dessus produisent une force nette dirigée vers le haut : la portance. Plus l'aile se déplace vite, plus elle génère de portance, proportionnellement au carré de la vitesse. C'est pourquoi un avion doit accélérer sur une piste avant de pouvoir quitter le sol, et pourquoi il peut transporter davantage lorsqu'il vole vite dans un air dense et froid que lorsqu'il est lent ou que l'air est raréfié.

L'aile ne fonctionne que si quelque chose la maintient en mouvement, et c'est le rôle des moteurs. Une hélice accélère vers l'arrière une large colonne d'air ; un turbofan fait de même avec une grande soufflante et ajoute un jet d'échappement chaud. Dans les deux cas, la réaction à cette poussée d'air vers l'arrière propulse l'appareil vers l'avant. La poussée doit vaincre la traînée, qui provient du frottement de l'air sur les surfaces, de la pression de l'air écarté et du coût même de la génération de portance. Une fois que la poussée dépasse la traînée, l'appareil accélère ; lorsqu'elles s'égalisent, il maintient une vitesse stable.

Un avion se pilote en façonnant le flux d'air plutôt qu'en prenant appui sur quelque chose de solide. Les ailerons articulés près des extrémités des ailes se déplacent en sens opposé pour faire rouler l'appareil et l'incliner dans un virage. La gouverne de profondeur sur l'empennage fait piquer ou cabrer le nez, modifiant l'angle d'incidence de l'aile et donc sa portance. La gouverne de direction sur la dérive fait lacer le nez à gauche ou à droite et maintient les virages coordonnés. Les volets sortent du bord de fuite pour ajouter de la portance à basse vitesse au décollage et à l'atterrissage, et les spoilers se déploient sur l'aile pour supprimer la portance et ralentir l'appareil au sol.

Un vol relie tous ces éléments. Sur la piste, les moteurs montent en pleine puissance et l'appareil accélère jusqu'à ce que les ailes puissent le soulever, typiquement entre 250 et 300 km/h pour un avion de ligne. En montée, le pilote maintient une assiette cabrée pour que la portance dépasse le poids. En croisière, tout s'équilibre. En approche, les volets sortent, la puissance est réduite et l'appareil descend selon une trajectoire peu inclinée, touchant le sol à la vitesse la plus basse possible en toute sécurité avant que les freins, les spoilers et l'inversion de poussée ne l'immobilisent.