Un avion fabriqué par l'homme vole selon les mêmes principes de la physique qu'un oiseau: il doit surmonter les forces gravitationnelles pour atteindre l'ascenseur et le vol. Les ailes d'un avion travaillent pour générer l'ascenseur, et ils accomplissent cela en courbant le flux d'air autour d'eux. Sans ailes, un avion est une simple automobile. Les avions et les oiseaux peuvent voler parce qu'ils équilibrent quatre forces: la portance, le poids, la traînée et la poussée. Un avion décolle dans l'air lorsque l'ascenseur - la force qui pousse vers le haut sur la surface inférieure de ses ailes - dépasse le poids de l'avion en raison de la force de gravité. L'ascenseur est créé par le flux d'air autour de l'avion, en particulier autour des ailes. La traînée est la force de la résistance de l'air contre le mouvement de l'avion. Cette force augmente avec l'augmentation de la vitesse de l'avion mais diminue si l'avion a une forme lisse ou aérodynamique. Le moteur et le système de propulsion de l'avion, à réaction ou à hélice, génèrent une force de poussée pour surmonter la traînée. Newton et Bernoulli Deux scientifiques européens ont expliqué les principes du vol d'avion. Le physicien anglais Isaac Newton (1642-1727) a énuméré trois lois du mouvement applicables à tous les objets en mouvement. Le premier est que les objets restent au repos ou en mouvement uniforme à moins qu'ils ne soient obligés de changer par une force externe. La seconde déclare qu'une force dirigée sur un objet l'amène à accélérer dans la direction de cette force. Le troisième déclare que pour chaque force, il existe une force égale et opposée. Le mathématicien suisse Daniel Bernoulli (1700-1782) a été un pionnier dans le développement d'une explication mathématique de la dynamique des fluides, la mécanique de la circulation des liquides et des gaz. Sa principale conclusion, connue sous le nom de principe de Bernoulli, stipule que lorsque la vitesse du flux d'air augmente, sa pression diminue. Angle d'attaque Les ailes d'avion sont conçues pour s'incliner légèrement de l'horizontale, également connu comme le chemin de vol. Cet angle d'inclinaison est appelé l'angle d'attaque et est la variable la plus importante dans la génération de portance. Un avion commence à se déplacer lorsque le pilote applique la poussée du moteur pour faire avancer l'avion sur le sol. Le pilote fait pivoter l'avion vers le haut en levant son nez pour augmenter l'angle d'attaque et atteindre le décollage. Cependant, un angle d'attaque trop important bloquera l'avion. Courbure de l'écoulement L'ascenseur est généré par l'air qui se courbe autour des ailes d'un avion. Lorsque le flux d'air frappe le bord d'attaque d'une aile, il se divise en deux, certains s'écoulant le long de la surface supérieure et d'autres s'écoulant le long de la surface en dessous. La forme d'une aile est légèrement asymétrique, avec une surface plus grande sur le côté supérieur. Le flux d'air adhère à la surface supérieure en se déplaçant entre les bords avant et arrière de l'aile, incurvant et abaissant la pression selon le principe de Bernoulli. Au fur et à mesure que l'avion prend de la vitesse, la portance augmente selon la seconde loi du mouvement de Newton. Ceci augmente à son tour la courbure de l'air sur la surface supérieure, forçant plus d'air vers le bas du bord de fuite de l'aile. Lorsque l'avion se déplace dans l'air, le dessous de l'aile qui fait face à l'écoulement de l'air à l'angle d'attaque dévie également un peu d'air vers le bas. Ce flux d'air vers le bas génère une réaction égale et opposée dans un flux ascendant d'air à haute pression (la troisième loi de Newton), ce qui augmente la portance et maintient l'avion dans l'air.
