Complément d'information

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 de respect des lois de conservation, et en particulier du principe de conservation de la quantité de mouvement.

La quantité de mouvement, c'est quoi? on en parle ici.

Ce principe impose la constance absolue de la quantité de mouvement d'un système isolé.

Exemple:
Imaginons une petite balle posée sur une table.

Elle est au repos (à l'arrêt), sa quantité de mouvement (le produit de sa masse par sa vitesse, soit: m*v) est donc nulle.

Si, maintenant, nous décidons de la mettre en mouvement, nous avons plusieurs possibilités:

La pousser avec la main.
Souffler dessus.
Lancer un objet (une autre balle par exemple) qui viendra la percuter.
ETC...

Dans tous les cas, nous avons mis la balle en mouvement par une action EXTÉRIEURE.

Une intervention extérieure a été nécessaire, la balle n'était donc pas, dans ce cas ci, un système isolé.

Sans aucune intervention extérieure, la balle n'aurait pas pu être mise en mouvement, et cela, quelque soient les éventuelles forces intérieures agissant dans la balle .

Pour utiliser une image "parlante":
Il n'est pas possible de s'élever dans les airs en tirant, même très fort, sur ses lacets.

Lorsque nous marchons, nos pieds "repoussent" la Terre vers l'arrière, et en réaction la Terre nous "pousse" en avant.

La quantité de mouvement que nous "gagnons" ainsi (notre masse multipliée par notre vitesse) est strictement égale mais de sens contraire à celle que nous communiquons à la Terre.

Si la Terre ne bouge apparemment pas, c'est tout simplement parce que l'énormité de sa masse fait que pour la même valeur de quantité de mouvement, la vitesse transmise à la Terre sera si faible (mais réelle) qu'elle sera totalement indécelable.

La même chose se passe pour une voiture qui avance en repoussant la Terre avec ses pneus.

Passons maintenant au cas de la fusée.

Imaginons donc une fusée dans l'espace; elle n'est en contact avec rien, elle représente donc bien un système isolé.

Nous savons que la quantité de mouvement d'un système isolé est constante.

Imaginons qu'elle soit, pour nous (on dit: dans notre référentiel), à l'arrêt, donc avec une quantité de mouvement nulle.

Comment la mettre en mouvement sachant que sa quantité de mouvement, au départ nulle, doit rester constante (système isolé)?

Réponse: en éjectant des gaz qui emporteront avec eux une quantité de mouvement exactement égale mais de sens contraire (donc de signe contraire) à celle que gagnera la fusée.

Au départ, la fusée et ses propergols (carburant et comburant) sont "à l'arrêt" et ont donc une quantité de mouvement nulle.

Ensuite, la fusée accélère; sa vitesse augmente tandis que sa masse diminue (par consommation des propergols). On a donc une quantité de mouvement P = m*v.

Dans l'autre sens, on a aussi une quantité de mouvement, c'est celle des gaz éjectés; et là la masse augmente puisqu'il la fusée produit des gaz continuellement.

À chaque instant, la quantité de mouvement de la fusée seule est égale en valeur à celle des gaz éjecté mais puisque les deux quantités de mouvement (celle de la fusée et celle des gaz) sont orientées en sens contraire l'une de l'autre, leur somme reste nulle.

Ainsi la quantité de mouvement totale de l'ensemble du système isolé fusée + propergols/gaz* reste nulle, comme au départ, il y a donc bien constance.

*(les propergols se transforment en gaz en brûlant dans la chambre de combustion).

Puisqu'il est absolument impossible qu'un objet quel qu'il soit puisse se mouvoir "éjecter" ou "échanger" de la quantité de mouvement, il n'est donc pas envisageable que cet anneau, par exemple, puisse décoller tout seul par la seule action de forces intérieures.

Et cela, comme on l'a dit, quelles ques soient les forces intérieures, donc même si l'anneau est creux et est parcouru par un courant d'air forcé par des ventilateurs et passant continuellement sur des profils d'ailes.

Il s'agit donc d'un canal annulaire dans lequel on place des ventilateurs et des segments d'aile en alternance.
On obtient donc un écoulement d'air tournant constamment dans le même sens dans l'anneau et produisant une portance sur chaque "aile".

Puisque ce genre de système ne peut donner qu'un résultat nul à cause de l'incontournable principe de conservation de la quantité de mouvement, il faut donc qu'il existe, dans l'anneau, une force vers le bas strictement égale à la force vers le haut due à la portance des petites ailes.

Pour que cette force vers le bas soit strictement égale à la portance (TOUTE la portance), il faut qu'elle corresponde à la force produite par la surpression d'intrados + la force produite par la dépression d'extrados.

Il est assez facile d'imaginer que la surpression d'intrados "pousse" aussi bien vers le haut sur l'aile que vers le bas sur le fond de l'anneau, mais comment la force correspondant à la dépression d'extrados se communique-t-elle au "sol"?

Réponse: par une surpression supplémentaire, venant s'ajouter à celle produite sous l'intrados, et qui correspond à la variation de la quantité de mouvement de l'air dévié vers le bas en aval de l'aile.

Attention!!!!!! l'impossibilité d'obtenir une sustentation avec ce dispositif se vérifie partout, donc aussi lorsque l'anneau est posé, par exemple, sur la Lune, donc dans un endroit ou il n'existe aucune atmosphère donc aucune pression extérieure.

Je dis cela pour évacuer tout de suite toute possibilité de prétendre que l'explication pourrait venir de la diminution de pression intérieure sur la partie supérieure de l'anneau.........

Seule possibilité restante: que la contribution de l'extrados à la portance soit transmise au "sol" de l'anneau sous forme d'une surpression, et cela ne peut se produire que par un mouvement d'air dirigé de haut en bas.

Sans déviation vers le bas, il n'y a donc pas de quantité de mouvement transmise au "sol" de l'anneau, donc pas (ou pas assez) de force vers le bas, et pas de respect du principe de conservation de la quantité de mouvement.

Pas sûr que tout cela soit bien clair?

Une nouvelle explication un peu différente pour peut être éclairer d'avantage......

À toute action correspond obligatoirement une réaction d'égale intensité mais de sens contraire, c'est l'incontournable principe de l'action et de la réaction.

Imaginons un objet isolé, un cube, par exemple. Est-il possible qu'il puisse se mouvoir grâce à l'action de forces strictement intérieures, c'est à dire ayant leur origine à l'intérieur et agissant sur quelque chose d'intérieur (parois, support solidaire de l'ensemble etc...).

La réponse est bien évidemment non.

Dans un tel système fermé, la force d'action et la force de réaction agissent toutes deux à l'intérieur du système.
Ne pouvant sortir du système (il est fermé), ces même forces d'action et de réaction ne pourront agir que sur le système et donc s'annuler mutuellement.

Pour obtenir une force utilisable à des fins de propulsion, il est donc nécessaire que l'une des forces agissent sur quelque chose d'extérieur ou sur quelque chose qui va devenir extérieur, donc sortir du système (ex: les gaz d'une fusée).

D'une manière plus imagée, voici le cube isolé dont on a parlé.
A agit sur B, donc sur le cube auquel B est fixé, et en réaction B agit sur A.

Premier cas, A est lui aussi fixé au cube, la force de réaction de B sur A est transmise immédiatement au cube annulant l'effet de la force d'action de A sur B, c'est le cas de celui qui veut s'élever en tirant sur ses lacets.

Deuxième cas, A n'est pas fixé au cube, la force de réaction de B sur A le fait reculer jusqu'à ce qu'il touche la paroi du cube et lui transmette, certes avec un peu de retard, la totalité de la quantité de mouvement que la force de réaction de B lui avait communiqué, annulant ainsi le mouvement.

Le cube a reculé un bref instant et s'est arrêté dès que A à touché la paroi (un examen approfondi montrerait que le centre de gravité du système n'a pas bougé).

Attention! il n'est pas possible de progresser ainsi par "à coups" en "réarmant" chaque fois le système (en ramenant A vers B), et cela quelques soient les "précautions" prises; le retour de A vers B entraînerait un mouvement dans l'autre sens sur une distance EXACTEMENT égale au premier déplacement, entraînant une annulation de fait.

Une explication chiffrée et détaillée de cette impossibilité ici.

Une seule solution pour obtenir une force qui ne soit pas annulée et obtenir ainsi une propulsion: laisser sortir A.

A toute force correspond une quantité de mouvement (m*v), car F = m*a = m*dv/dt = d(mv)/dt = la variation de la quantité de mouvement par rapport au temps.

La force d'action (Fa) est égale à la force de réaction (Fr), par conséquent la quantité de mouvement communiquée au cube (avec B) par Fa est égale à la quantité de mouvement communiquée à A par Fr.

Les deux quantités de mouvement (celle de A et celle de l'ensemble B+cube) sont donc égales en norme (valeur numérique) mais opposées en sens, leur somme est donc nulle.

Au départ, le système comprend aussi bien A que l'ensemble B+cube, et sa quantité de mouvement a une certaine valeur m*v (qui vaut, par exemple 0 (si v=0)).

Le principe de conservation de la quantité de mouvement implique que cette valeur reste inchangée.

En séparant l'ensemble B+cube de A, on peut avoir d'un côté (et dans une direction) une augmentation de la quantité de mouvement (donc de la vitesse) du cube avec le support B, et d'un autre côté, la même augmentation (en valeur numérique) de quantité de mouvement pour A, mais en sens opposés afin que l'addition des deux soit nulle garantissant ainsi la conservation de la quantité de mouvement totale du système tout en permettant au cube de se déplacer.

Sur le dessin ci dessous, on a d'un côté la quantité de mouvement de A (m1*v1), et de l'autre la quantité de mouvement de l'ensemble cube+B (m2*v2).

Elles sont de valeurs numérique égales, mais de sens contraire, ce qui signifie que m1*v1 = - m2*v2 (la quantité de mouvement est une grandeur vectorielle), leur somme est donc nulle (m1*v1+m2*v2=0).

Le cube est donc bien propulsé tout en respectant la conservation de la quantité de mouvement, mais cela a nécessité l'éjection "quelque chose" qui emporte une quantité de mouvement égale à celle communiquée au cube dans l'autre sens.

Tout cela pour en arriver à une conclusion inévitable: puisque l'on ne peut "créer" de la quantité de mouvement supplémentaire par sois même, aucune propulsion n'est possible sans passer par l'une de ces trois solutions:

éjecter quelque chose qui "emporte" de la quantité de mouvement (fusée)
communiquer directement de la quantité de mouvement à quelque chose d'extérieur par contact directe (appui sur le sol), mais ce n'est en fait qu'une variante du premier.
"recevoir" de la quantité de mouvement supplémentaire de l'extérieur (voile).

Conclusion l'image qui suit représente une impossibilité du même genre que l'anneau" volant"

Remarque: à partir du cas de l'anneau qui ne peut s'élever pour cause de conservation de la quantité de mouvement, on peut comprendre pourquoi une balance sur laquelle on pose un bocal contenant une mouche en vol indique le poids du bocal + celui de la mouche (le poids de la mouche est égal à la force de portance de ses ailes, et cette force de portance doit être transmise au fond du bocal pour respecter le principe de conservation de la quantité de mouvement comme pour l'anneau).