A LA RECHERCHE DE LA DEVIATION.

La déviation vers le bas, dans le phénomène de portance, n'est pas une simple opinion, c'est une obligation absolue dictée par la nécessité du respect des lois de conservation, et en particulier du principe de conservation de la quantité de mouvement.

Plus d'informations sur cette affirmation ici.

C'est à partir de cette constatation que l'on peut exclure toute portance pour un avion sans déviation d'air vers le bas.

Mais cette déviation est bien souvent difficile à débusquer, soit parce qu'elle est trop faible, soit parce qu'elle semble compensée ailleurs.

Déviation faible?

Au point de vue: "angle de déviation" : L'angle est grosso modo celui de l'incidence de l'aile, il est donc presque toujours modeste (quelques degrés), mais la masse d'air concernée est, par contre, très très importante, ce qui compense largement (un airbus met plusieurs tonnes d'air en mouvement).

Au point de vue dénivelé: son importance est, en fait nulle, seule compte la force avec laquelle l'air est propulsé vers le bas.

Si la déviation ne se fait que sur une faible hauteur, c'est parce que "quelque chose" a arrêté le mouvement (par exemple la compression sur les couches d'air inférieures), et si ce "quelque chose" est indépendant de l'aile (c'est le cas ici avec les couches inférieures) il n'y a pas lieu d'en tenir compte; d'ailleurs: la poussée d'un moteur fusée ne se calcule pas d'après la longueur de son jet avant de toucher un obstacle. ................ Normal puisque la poussée se génère à l'intérieur et n'a besoin d'aucun appui.

Et si je lance violemment devant moi une balle très lourde, alors que je suis sur des patins, l'accélération que je donnerai à la balle me fera reculer de la même manière, que le ballon percute un mur, 2 mètres plus loin, 10 mètres plus loin ou.... jamais! Seule compte la force de mon lancé.

Dans certains cas, le déplacement peut-être si infime de chez infime qu'on peut se persuader de son inexistence.

Exemple : lorsqu'une voiture accélère, elle doit aussi communiquer une quantité de mouvement à quelque chose d'extérieur à elle ; en l'occurence, à la Terre toute entière via ses pneus qui "repoussent" le sol derrière elle.

La quantité de mouvement obtenue par la voiture sera la même mais en sens inverse que celle "donnée" à la Terre.

Sauf que la Terre est "gigantesquénormissimement" plus massive que la voiture. En conséquence, la vitesse que la voiture communiquera à la Terre est totalement indétectable (mais absolument réelle).

Le fait que la déviation se fasse sur une courte ou même une très courte distance n'a donc aucune importance, seule compte la force avec laquelle elle se fait.

Compensée ailleurs?
C'est le (contre) argument le plus couramment évoqué pour nier la déviation vers le bas: les mouvements ascendants de l'air (en particulier celui qui se produit en amont) constitueraient une sorte de compensation.

On voit clairement sur cette image que l'air monte d'abord devant l'aile avant de redescendre derrière de manière quasi symétrique.
Pour que ce fait puisse constituer une compensation à la déviation vers le bas, il faudrait, entre autre, que ce soit l'aile elle même qui dévie l'air vers le haut, or ce n'est pas le cas.

Si l'air remonte en arrivant devant l'aile, c'est en raison de la zone de surpression de l'intrados qui fait que l'aile semble être le "sommet" d'une colline virtuelle qu'une partie de l'air "contourne". De plus, la présence d'une zone de dépression au dessus de l'aile renforce encore le phénomène.

L'air arrivant de l'amont (zone 2) se retrouve face à une surpression en dessous de l'aile (zone 1) et une dépression au dessus de l'aile (zone 3), il remonte donc tout naturellement sous l'action de la différence de pression.

Pour monter, l'air ne "s'appuie" pas sur l'aile, mais sur la zone de surpression; le mouvement ascendant du flux d'air commence d'ailleurs bien avant l'aile.

Ce n'est donc pas l'aile elle même qui dévie l'air vers le haut (en amont), par contre c'est bien l'aile elle même qui dévie l'air vers le bas (ensuite).

J'ai écrit un peu plus haut: "Pour que ce fait puisse constituer une compensation à la déviation vers le bas, il faudrait, entre autre, que ce soit l'aile elle même qui dévie l'air vers le haut, or ce n'est pas le cas."

Si j'ai écrit en gras et en rouge: "entre autre", c'est parce qu'il y a autre chose qui tue définitivement l'argument de compensation si cher aux "anti déviation"; c'est que même si on admettait (pour leur faire plaisir) que c'est bien l'aile elle même qui dévie vers le haut le flux d'air arrivant de l'amont, le résultat global de l'écoulement d'air autour d'une aile serait quand même une déviation vers le bas.

Une façon simple de le comprendre est de faire un parallèle avec une canalisation dont la forme rappellerait le parcours de l'air sur l'extrados d'une aile selon la vision des "anti-déviation".

L'air arrive horizontalement, puis est dévié vers le haut par le premier coude, et ensuite vers le bas par le second coude.
Le premier coude dévie l'air depuis une trajectoire horizontale vers une trajectoire montante.
Le second coude dévie l'aire depuis une trajectoire montante vers une trajectoire descendante.
On peut diviser l'effet du second coude en deux étapes.
La première consistant à dévier l'air depuis sa trajectoire montante vers une nouvelle trajectoire horizontale (à un niveau un peu plus élevé), et la deuxième consistant à dévier l'air depuis cette nouvelle trajectoire horizontale vers une trajectoire descendante.

L'air arrive horizontalement, puis est dévié vers le haut par le coude n°1, ensuite à l'horizontale par le coude n°2, et enfin vers le bas par le coude n°3.
Il est clair que l'action du coude n°1 (déviation depuis l'horizontale vers une ascension selon un certain angle "alpha") et l'action du coude n°2 (déviation depuis une trajectoire montante selon ce même angle alpha vers l'horizontale à nouveau) sont symétriques, et s'annulent mutuellement parce qu'elle sont de même valeur, mais opposées.

L'action du coude n°3, par contre, n'est compensée nulle part, et elle est orientée vers le bas. On peut en déduire que ces trois déviations successives correspondent de fait à une déviation vers le bas et rien d'autre.

Ces trois déviations successives (se résumant à une déviation vers le bas) étant l'image du parcours de l'air sur l'extrados d'une aile, on peut en déduire que l'air est bien dévié vers le bas par l'aile et qu'évoquer une symétrie entre le mouvement ascendant en amont de l'aile et descendant en aval comme argument contre la déviation ne tient pas (le mouvement ascendant en amont est entièrement annulé par le retour à l'horizontal avant la descente).

Mais de toute façon, je le répète, le mouvement ascendant du flux devant l'aile est du à une différence de pression pas à l'action directe de l'aile.
La situation la plus proche de la réalité est donc bien celle-ci:

L'air arrive à gauche selon une trajectoire (déjà) ascendante, et est dévié vers le bas. l'effort principal s'applique au niveau du coude, ce qui correspond parfaitement bien à ce qui se passe pour une aile où la portance maximum se situe plutôt vers l'avant (à 25% de la corde).

Si la déviation vers le bas est suivie, en aval, d'une autre déviation, cette fois vers le haut cela n'a aucune importance, DU MOMENT QUE CE N'EST PAS LE MÊME OBJET QUI DEVIE DANS LES DEUX SENS.

Exemple : Je lance ma balle, en étant sur mes patins, la réaction d'inertie de la balle me fait reculer. Si celle-ci heurte un mur, et reviens vers moi, cela n'est ABSOLUMENT pas équivalent à un lancé dans l'autre sens, et je ne vais PAS me mettre à avancer après avoir reculé.

Les deux mouvements n'ont pas la même origine.

Si les gaz éjectés par une fusée au décollage sont récupérés dans une fosse, déviés tout autour, puis renvoyés vers le haut, la fusée ne va pas se mettre à descendre, elle a envoyé ses gaz vers le bas, et rien que vers le bas, s'ils sont déviés après par quelque chose d'étranger à elle, ce n'est pas de sa faute.

De la même manière, si une aile dévie l'air vers le bas, peu importe qu'ils remontent ensuite, du moment que ce n'est pas l'aile elle même qui en est directement responsable. Dans le cas montré ici, il y a donc bien déviation vers le bas PAR L'AILE, le reste ne la concerne plus.

Il est, en fait, tout à fait normal que l'air dévié reprenne ensuite sa place, comme les gaz éjectés par une fusée qui ne doivent pas rester collés au sol, ou le tremplin sur lequel je donne mon impulsion pour sauter: après avoir été déformé par la poussée de mes pieds vers le bas, il reprend sa forme.

Les tourbillons d'extrémité de voilure sont aussi, parfois considérés comme une "compensation" de la déviation vers le bas.

Il n'en est rien, car il ne s'agit pas d'air dévié vers la haut par l'aile, mais d'air qui "s'échappe" de la zone de surpression sous l'aile, et qui rejoint la zone de dépression au dessus de l'aile.

Ce qui le pousse vers le haut, c'est la différence de pression, en d'autres termes: ce sont les molécules elles-même qui se poussent mutuellement, pas l'aile.

C'est aussi un phénomène à rapprocher de la déviation vers le haut des gaz de la fusée par les parois de la fosse. Ici aussi, l'aile n'est responsable que du mouvement vers le bas pas du mouvement vers le haut, il n'y a donc aucune raison de penser que leur action sur l'aile pourrait être comparée.

Les tourbillons d'extrémité de voilure sont par ailleurs gênants, mais pour des raisons différentes (apport d'air dans la zone de dépression, traînée).

Attention, même lorsque les chocs intermoléculaires amortissent puis annulent un mouvement d'air, et même si la différence de pression créée, inverse ensuite ce mouvement, la conservation de la quantité de mouvement doit être respectée (souvenez-vous des chocs élastiques et inélastique, sinon, j'en parle à la page: La quantité de mouvement).