How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

Traducteur: Julie perrissin-fabert Relecteur: Elisabeth Buffard

By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.

En 1917, Albert Einstein avait expliqué le rapport entre le temps et l’espace.

But, that year, he designed a flawed airplane wing.

Mais, cette année-là, il a conçu une aile d’avion défectueuse.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

Sa tentative reposait sur une théorie du vol incomplète.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

Des explications obscures et insuffisantes sont encore relayées aujourd’hui.

So, where did Einstein go wrong?

Où Einstein s’est-il trompé ?

And how do planes fly?

Et comment les avions volent-ils ?

Though we don’t always think of it this way, air is a fluid medium—

Même si l’on n’y pense pas toujours, l’air est un fluide,

it’s just less dense than liquids like water.

moins dense que les liquides comme l’eau.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

Les objets plus légers que l’air flottent,

while heavier objects require an upward force, called lift, to stay aloft.

et ceux plus lourds flottent grâce à une force ascendante, la portance.

For planes, this force is mostly generated by the wings.

Pour les avions, ce sont les ailes qui génèrent la portance.

One especially pervasive false description of lift

Une théorie fausse sur la portance, qui est très répandue,

is the “Longer Path” or “Equal Transit Time” explanation.

est celle du “trajet le plus long” ou du “temps égal de transit”.

It states that air molecules traveling over the top of a curved wing

Elle affirme que les molécules de l’air qui passent au-dessus d’une aile incurvée

cover a longer distance than those traveling underneath.

parcourent une plus longue distance que celles qui passent dessous.

For the air molecules above to reach the wing’s trailing edge

Pour que les molécules de l’air qui passent au-dessus et au-dessous

in the same instance as those that split off and went below,

rejoignent le bord de l’aile en même temps,

celles qui passent au-dessus nécessitent une vitesse plus élevée.

air must travel faster above,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

Cela crée un espace de basse pression qui maintient l’avion en l’air.

This explanation has been thoroughly debunked.

Il a été prouvé de nombreuses fois que cette explication ne tient pas.

Air molecules floating above and below the wing don't need to meet back up.

Les molécules de l’air qui flottent sur et sous l’aile ne se rejoignent pas.

In reality, the air traveling above reaches the wing’s trailing edge

En réalité, l’air au-dessus de l’aile rejoint le bord de l’aile

much faster than the air beneath.

bien plus rapidement que l’air situé au-dessous.

To get a sense of how lift is actually generated,

Pour comprendre le phénomène de la portance,

let's simulate an airplane wing in motion.

imaginons une aile d’avion en mouvement.

As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.

À mesure que l’avion avance, l’aile dévie le mouvement de l’air qui l’entoure

As air meets the wing’s solid surface, a thin layer sticks to the wing.

Quand l’air percute la surface solide de l’aile,

une fine couche d’air se colle à la paroi de l’aile.

This layer pulls the surrounding air with it.

Cette couche attire l’air environnant contre la paroi.

The air splits into pathways above and below the wing,

L’air peut parcourir deux trajectoires, au-dessus ou au-dessous de l’aile,

following the wing’s contour.

en suivant la forme de l’aile.

As the air that’s routed above makes its way around the nose of the wing,

L’air qui passe au-dessus de l’aile et contourne le bord d’attaque

it experiences centripetal acceleration,

est soumis à l’accélération centripète,

the force you also feel in a sharply turning car.

la force que vous ressentez aussi en voiture, dans un virage serré.

The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.

L’air au-dessus de l’aile circule donc plus rapidement que l’air au-dessous.

This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing,

La vitesse élevée est combinée à une pression plus basse au-dessus l’aile,

which pulls even more air across the wing’s upper surface.

ce qui attire encore plus d’air à la surface supérieure de l’aile.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

L’air qui circule sous l’aile, en revanche,

experiences less of a change in direction and speed.

subit moins de changements de direction et de vitesse.

The pressure across the wing’s lower surface is thus higher

La pression est plus élevée au niveau de la surface inférieure de l’aile

than that above the upper surface.

qu’au niveau de la surface supérieure.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

Cette différence de pression génère une force ascendante, la portance.

The faster the plane travels,

Plus l’avion est rapide,

the greater the pressure difference, and the greater that force.

plus la différence de pression est élevée, et plus la portance est forte.

Once it overcomes the downward force of gravity,

Dès que la portance est supérieure à la force descendante, la gravité,

the plane takes off.

l’avion décolle.

Air flows smoothly around curved wings.

L’air s’écoule bien autour des ailes courbées.

But a wing’s curvature is not the cause of lift.

Mais ce n’est pas la courbure de l’aile qui détermine la portance.

In fact, a flat wing that’s tilted upwards can also create lift—

Même une aile plate inclinée vers le haut peut générer la portance :

as long as the air bends around it,

il suffit que l’air soit dévié par l’aile

contributing to and reinforcing the pressure difference.

pour renforcer la différence de pression.

Meanwhile, having a wing that’s too curved or steeply angled

Toutefois, une aile trop incurvée ou trop inclinée peut être dangereuse.

can be disastrous:

the airflow above may detach from the wing and become turbulent.

le flux d’air au-dessus de l’aile peut se détacher et créer des turbulences.

This is probably what happened with Einstein’s wing design,

Ça a probablement été le cas pour le profil d’aile conçu par Einstein,

nicknamed “the cat’s back.”

surnommé “la colonne de chat”.

By increasing the wing’s curvature,

Einstein pensait qu’augmenter la courbure de l’aile

Einstein thought it would generate more lift.

permettrait de générer une portance plus élevée.

But one test pilot reported that the plane wobbled

Mais un essai a montré que l’avion vacillait en vol

like “a pregnant duck” in flight.

comme une “cane enceinte”.

Our explanation is still a simplified description

Notre explication est une description simplifiée

of this nuanced, complex process.

d’un processus plus complexe.

Other factors, like the air that’s flowing meters beyond the wing’s surface—

D’autres facteurs, comme l’air s’écoulant bien au-delà de la surface de l’aile,

being swept up, then down—

dévié vers le haut, puis vers le bas,

as well as air vortices formed at the wing’s tips,

ainsi que les tourbillons formés à l’extrémité de l’aile,

all influence lift.

ont une incidence sur la portance.

Les chercheurs sont d’accord :

And, while experts agree that the pressure difference generates lift,

la portance est générée par une différence de pression,

their explanations for how can vary.

mais leurs explications du phénomène varient.

Some might emphasize the air’s behavior at the wing’s surface,

Certains soulignent le comportement de l’air à la surface de l’aile,

others the upward force created as the air is deflected downwards.

d’autres insistent sur la force ascendante créée lorsque l’air est dévié vers le bas.

However, there's no controversy when it comes to the math.

Néanmoins, les maths ne mentent pas.

Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations

Les ingénieurs utilisent les équations de Navier-Stokes

to precisely model air’s flow around a wing

pour modéliser le flux d’air autour d’une aile

and detail how lift is generated.

et déterminer comment la portance est générée.

More than a century after Einstein’s foray into aeronautics,

Plus de cent ans après les débuts d’Einstein en aéronautique,

lift retains its reputation as a confounding concept.

la portance reste un concept déroutant.

But when it feels like it’s all going to come crashing down, remember:

Mais, quand vous avez l’impression que l’avion va s’écraser,

it’s just the physics of fluid in motion.

gardez à l’esprit qu’il s’agit de la mécanique des fluides en mouvement.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

Cette vidéo a vu le jour grâce au soutien des Hôtels Marriott.

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