Principes physiques

En réalité, la force permettant à l'oiseau de se maintenir en l'air est appelée portance. Sa définition est la suivante :

"Force perpendiculaire à la corde de profil de l'aile et orientée vers l'extrados (surface extérieure de l'aile située sur le dessus, par opposition à l'intrados, en-dessous)."

Par « corde de profil », on entend la ligne suivante, joignant les deux « extrémités » de l'aile :

La portance a donc un sens opposé au poids : elle doit, pour que l'oiseau puisse se maintenir en l'air, être au moins égale au poids. On remarquera que ce n'est généralement pas le cas lors du vol plané : le volatile perd un peu de son altitude, nécessitant d'avoir recours au vol battu pour remonter. Si l'on en croit les résultats de notre expérience, les variables ayant une influence sur la portance d'une aile sont : son angle d'incidence, son profil (cambrure, forme etc...), sa surface et sa vitesse. Pourquoi ?

RM : Si le poids de l'oiseau aura son influence sur la résultante des forces verticales s'appliquant à l'oiseau, il n'a pas à proprement parler de rapport avec la portance : simplement, une portance moins grande sera suffisante pour maintenir en l'air un oiseau extrêmement léger.

Envisageons une aile à l'extrados plus grand que l'intrados : l'air aura un trajet plus important à parcourir sur ce premier. Par conséquent, il va aller plus vite sur la partie supérieure de l'aile, créant en vertu du principe de Bernoulli une dépression au-dessus et une surpression en-dessous de l'oiseau. Il faut noter que c'est la dépression qui est principalement à l'origine de la portance (dans des proportions d'environ 2/3).

Mais on considère pour l'explication précédente que deux molécules d'air arrivant en même temps sur l'aile, l'une passant sur l'extrados et l'autre sur l'intrados, auront tendance naturellement à se rejoindre au bout de l'aile, qu'on appelle « point de fuite ». C'est le « principe des temps de transition égaux », qui est faux. Comment dans ce cas expliquer la portance plus rigoureusement ? Cette question divise les scientifiques. Néanmoins, une théorie basée sur les lois de Newton est de plus en plus plébiscitée. Elle est notamment enseignée depuis peu dans les écoles anglo-saxonnes. Cette explication plus complexe stipule que l'aile dévie de l'air vers le bas à l'aide de l'effet Coanda (Lors de l’attraction d’un jet de fluide par une paroi convexe voisine, celui-ci en suit la surface et subit une déviation pour quitter la paroi avec une trajectoire différente de celle qu'il avait en amont.), et que la portance, action de l'air sur l'aile, résulte de la 3ème loi de Newton (loi des actions réciproques). Pour plus d'informations sur cette théorie, voir ce site extrêmement intéressant :
http://pierre.rondel.free.fr/portance.htm

Ceci explique également en partie le décrochage, qui empêche l'oiseau de s'incliner de plus de 15° : cela créerait des turbulences car l'air n' « adhère » plus, en quelque sorte. Dans ce cas, non seulement la portance diminue, mais la traînée, force due à ces turbulences freinant le mouvement de l'oiseau, est très forte.

On comprend maintenant que :

• Plus l'oiseau va vite, et plus la dépression à l'origine de la portance est forte.
• Une surface plus grande permettra de dévier plus d'air vers le bas, et donc d'avoir une portance plus forte.
• Un profil cambré rendra la paroi plus convexe (explication par Newton) et accentuera la différence de longueur entre intrados et extrados (par Bernoulli).
• L'angle d'attaque de l'aile a une importance primordiale dans la manière dont l'aile a une prise sur l'air. De plus, c'est de lui que dépend un éventuel décrochage.

Comment l'anatomie de l'oiseau va-t-elle lui conférer des caractéristiques (surface, forme, vitesse et angle d'attaque) optimales pour le vol plané ?