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A LA RECHERCHE DE LA DEVIATION.

J'ai ajouté cette partie après m'être aperçu que la déviation vers le bas, dans le phénomène de portance, n'était pas toujours acceptée par tout le monde, malgré qu'il s'agisse clairement 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.

Il y a deux approches possibles:

1) Donner un véritable cours de physique démontrant l'impossibilité d'obtenir une force quelconque sans respecter le principe de conservation de la quantité de mouvement, auquel il faudrait alors ajouter une mise en évidence que l'absence de déviation viole bien ce principe.

2) Montrer qu'elle existe, même lorsque l'on ne la voit pas et réfuter les arguments courants qui nient son existance.

Je ne vais développer que cette deuxième approche ici, mais la première est tout de même un peu abordée dans le lien indiqué plus haut (Plus d'informations sur cette affirmation ici. ).

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

1) 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.

2) 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, qu'on appelle le "upwash") 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, et rien d'autre.

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." Contrairement à un tuyau qui dévie activement le flux vers le haut, et reçoit donc une force de réaction vers le bas, le mouvement vers le haut de l'air en avant d'un profil d'aile n'est pas du à une action directe de celle-ci, mais à la différence de pression qui pousse littéralement l'air vers le haut sans la moindre action due à l'aile.

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.

Pour ceux qui comprennent mieux avec des coudes plus "visibles", plus "francs", plus prononcés:

L'air entre dans la tuyauterie horizontalement, et est dévié vers le haut par le coude 1, ensuite il est de nouveau dévié par le coude 2 de manière à retrouver une direction d'écoulement horizontale, enfin un troisième et dernier coude (le n°3) dévie le flux vers le bas.

Les déviations dans les coudes 1 et 2 étant d'égale importance (90°), les efforts induits sont équivalents, mais, étant de sens opposés, ils s'annulent mutuellement, il n'y a par contre rien pour annuler la force vers le haut générée par le troisième coude.

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