La traînée et la finesse
Traînée parasite, traînée induite et le rapport portance/traînée.
La traînée est le prix à payer pour avancer dans l'air — et, comme vous allez le voir, pour produire de la portance. Comprendre ses deux composantes explique pourquoi un avion consomme plus à basse vitesse qu'attendu, et pourquoi chaque appareil a une vitesse de plané optimale bien précise.
Les deux types de traînée
La traînée totale d'un aéronef se divise en deux grandes familles, d'origines très différentes :
| Type | Origine | Évolution avec la vitesse |
|---|---|---|
| Traînée parasite | Frottement de l'air sur toutes les surfaces (frottement de peau, traînée de forme, traînée d'interférence aux jonctions) | Augmente avec le carré de la vitesse |
| Traînée induite | Sous-produit inévitable de la portance : les tourbillons marginaux en bout d'aile, causés par la différence de pression entre extrados et intrados | Diminue avec le carré de la vitesse |
La traînée parasite existerait même sur une aile qui ne produirait aucune portance : elle ne dépend que de la forme, de l'état de surface et de la vitesse. La traînée induite, elle, est inséparable de la portance — elle est d'autant plus forte que l'angle d'attaque est élevé, donc que la vitesse est faible.
La courbe de traînée totale
Parce que ces deux traînées évoluent en sens opposé avec la vitesse, leur somme — la traînée totale — dessine une courbe en U : élevée à basse vitesse (traînée induite dominante), élevée à haute vitesse (traînée parasite dominante), et minimale à une vitesse intermédiaire précise.
Traînée parasite — domine à haute vitesse, proportionnelle à V².
Traînée induite — domine à basse vitesse et angle d'attaque élevé, inversement proportionnelle à V².
La traînée totale est minimale à une vitesse précise, intermédiaire entre les deux — c'est aussi la vitesse de finesse maximale.
La finesse : le rapport portance/traînée
La finesse (ou rapport L/D, pour Lift/Drag) exprime combien de fois la portance dépasse la traînée à un instant donné. Elle varie avec l'angle d'attaque et atteint un maximum bien précis — généralement autour de 4° d'angle d'attaque pour un avion léger classique — qui correspond exactement au point de traînée totale minimale vu plus haut.
| Type d'aéronef | Finesse maximale typique |
|---|---|
| Avion d'école léger | 10 à 15 |
| Planeur de haute performance | 30 à 50 |
| Avion de ligne à réaction | 15 à 20 |
La finesse et le plané
Moteur coupé, en air calme, la distance horizontale parcourue pour une hauteur perdue donnée est numériquement égale à la finesse de l'aéronef : une finesse de 10:1 permet de parcourir 10 000 ft pour 1 000 ft de hauteur perdue. Voler à la vitesse de finesse maximale donne donc la plus grande distance de plané possible, sans vent.
Le meilleur angle de plané ne dépend que de la finesse de l'appareil, pas de sa masse. En revanche, un avion plus lourd doit voler plus vite pour obtenir ce même angle optimal : à masse élevée, la vitesse de meilleure finesse augmente, mais la distance parcourue pour une hauteur donnée reste identique.
Pour estimer rapidement une distance de plané : multipliez la hauteur disponible (en pieds) par la finesse de votre appareil, à la vitesse de meilleure finesse indiquée dans le manuel de vol. PlaneCalc utilise exactement ce principe pour votre calcul de plané en cas de panne moteur.
Un planeur a une finesse maximale de 25:1. À 3 000 ft au-dessus du sol, sans vent, quelle distance horizontale peut-il parcourir en plané, à la vitesse de meilleure finesse ?
En air calme, la distance parcourue est égale à la hauteur disponible multipliée par la finesse : 3 000 ft × 25 = 75 000 ft.
Convertir en milles nautiques : 75 000 ÷ 6 076 ≈ 12,3 NM.
Distance de plané maximale : environ 12,3 NM, sans vent.
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Quel type de traînée augmente avec le carré de la vitesse ?
La traînée parasite (frottement, forme, interférence) est proportionnelle au carré de la vitesse — elle domine donc à haute vitesse.
La traînée induite est la plus importante...
La traînée induite est un sous-produit de la portance, plus forte à angle d'attaque élevé — donc à basse vitesse.
À quel angle d'attaque la finesse est-elle généralement maximale pour un avion léger classique ?
La finesse maximale correspond au point de traînée totale minimale, généralement autour de 4° d'angle d'attaque.
Un avion plus lourd a-t-il un meilleur angle de plané différent d'un avion plus léger de même type ?
Le meilleur angle de plané ne dépend que de la finesse de l'appareil ; seule la vitesse à laquelle cet angle est obtenu augmente avec la masse.