La sustentation d’un aérostat (dans notre cas, une Montgolfier) est basée sur le principe de la poussée d’Archimède.

La poussée d’Archimède est basée sur le principe de la flottabilité. Lorsque qu’un corps d’une certaine densité, est plongé dans un fluide (liquide ou gazeux) d’une densité plus importante, et si le tout est soumis à la gravité, alors ce corps subira une force de poussée ascendante.

Dans notre exemple, la masse volumique de l’air chaud est égale à celle de l’air froid à l’altitude de la montgolfière. Ainsi, la poussée d’Archimède est nulle.

La portance de l’aile est la composante perpendiculaire au vent relatif de la résultante aérodynamique.

La composante parallèle au vent relatif de la résultante aérodynamique est la traînée, et non la portance.

Le facteur de charge est défini comme le rapport portance en évolution / poids. La portance en évolution est la portance multipliée par le facteur de charge, le poids de l’aéronef reste constant en manœuvre. Un facteur de charge standard est égal à 1. Si l’on vulgarise, cela signifie que nous pesons 1 fois notre poids, soit notre poids normal. En facteur de charge égal à 2, nous pesons 2 fois notre masse à cause des évolutions de l’appareil. En facteur de charge nul (0 G), nous subissons une sensation d’apesanteur, nous ne pesons plus notre poids.

La vitesse de décrochage augmente en fonction du facteur de charge par la formule suivante :
𝑉Décrochage(n) = √𝑛 × 𝑉Décrochage(1)
(𝑛 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑒𝑢𝑟 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒)

Comme le démontre l’image, l’incidence est l’angle formé entre la corde de l’aile et la direction du vent relatif. En général, l’angle d’incidence se note 𝛼.

Le point C correspond à la finesse maximale. Il s’agit de la tangente entre la polaire Eiffel et l’origine du graphique.

La finesse correspond au rapport entre la trainée et la portance. Lorsque l’on développe mathématiquement, la finesse maximale est égale à : 𝑓 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑜𝑢𝑟𝑢𝑒 / 𝐻𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑢𝑒

Si la finesse d’un planeur est de 30, il perdra 3000m d’altitude (3km) pour avancer horizontalement de 90 000m (en air calme). Ainsi, plus la finesse d’un planeur est élevée, plus la distance qu’il peut parcourir est élevée.

Le décrochage d’un avion se fait toujours à la même incidence ! En effet, un avion a toujours la même incidence de décrochage, mais pas spécifiquement la même vitesse de décrochage. Exemple, sous facteur de charge, la vitesse de décrochage d’un avion augmente :

𝑉 𝐷é𝑐𝑟𝑜𝑐ℎ𝑎𝑔𝑒(n)= √𝑛 × 𝑉 𝐷é𝑐𝑟𝑜𝑐ℎ𝑎𝑔𝑒(1)

Nous pouvons également expliquer ce phénomène grâce aux polaires, qui prouve qu’une aile décroche en fonction de l’incidence et non de la vitesse. Sur l’image ci-contre, nous constatons qu’après 19° environ, l’aile décroche.

e dièdre est l’angle entre le plan des ailes et l’horizontale. Il est compté positivement lorsque l’extrémité des ailes pointe vers le haut, négativement dans le cas inverse. Un dièdre positif va permettre de contrer un roulis indésirable.

La flèche est l’angle entre le bord d’attaque des ailes et un axe perpendiculaire au fuselage. Il est compté positivement lorsque l’extrémité des ailes pointent vers l’arrière de l’avion, négativement dans le cas inverse. Un angle de flèche positif va permettre de contrer une dissymétrie.

Le dièdre et flèche positifs assurent la plus grande stabilité. C’est le plus commun dans l’aviation civile commerciale.

Un dièdre et une flèche négatifs amplifieraient à l’inverse des phénomènes qui « déstabilisent » l’aéronef. Ceci peut être souhaitable pour faire gagner en manoeuvrabilité l’aéronef, dans certains usages militaires par expemple.