Les avions forment des tourbillons d'air en volant en raison de la différence de pression entre la partie supérieure et inférieure de leurs ailes, créant ainsi une portance qui maintient l'avion en l'air.
Quand un avion vole, ses ailes séparent l'air en deux flux : l'un au-dessus, l'autre en dessous. La forme particulière de l'aile fait que l'air au-dessus est accéléré, créant une zone de basse pression, alors qu'en dessous, la pression reste plus élevée. Cette différence de pression oblige l'air à vouloir contourner le bout des ailes, des zones à forte agitation se créent ainsi aux extrémités, donnant naissance à des tourbillons appelés tourbillons marginaux. Comme ces deux flux d'air cherchent naturellement à rejoindre l'équilibre, ils se mettent à tourner l'un autour de l'autre : voilà comment apparaissent les tourbillons visibles derrière certains avions en vol (parfois même visibles sous certaines conditions météo comme un temps humide ou brumeux). Plus l'écart de pression entre le dessus et le dessous est important, et plus ces tourbillons deviennent marqués. C'est particulièrement le cas quand un avion vole lentement, avec les ailes très inclinées (en configuration de décollage ou d'atterrissage).
Quand un avion vole, ses ailes génèrent automatiquement des tourbillons, surtout au niveau des extrémités. D'où ça vient ? En gros, au-dessus de l'aile, l'air circule plus vite et la pression est plus faible. En-dessous, c'est l'inverse : air plus lent et pression plus forte. Au bout des ailes, ça donne envie à l'air sous l'aile de "s'échapper" vers la zone au-dessus, créant un mouvement tournant : voilà tes fameux tourbillons marginaux.
Ces tourbillons, ils ne sont pas juste là pour faire joli — ils sont directement liés à la portance, autrement dit la force qui permet à ton avion de tenir en l'air. En relâchant de l'énergie dans ces tourbillons, l'aile génère une réaction vers le haut : c'est exactement ce qui soutient l'avion. Pas moyen d'éviter complètement ces mouvements tournants sans sacrifier la capacité à soulever l'appareil. Donc, même s'ils coûtent un peu d'énergie, ces tourbillons sont en fait la trace inévitable, et nécessaire, du phénomène de portance.
Au bout des ailes d'un avion, la différence de pression entre l'intrados (dessous de l'aile, pression élevée) et l'extrados (dessus de l'aile, pression plus basse) génère naturellement des tourbillons marginaux. Ces tourbillons, en s'enroulant aux extrémités des ailes, créent une turbulence qui tire l'air vers le bas derrière l'appareil. Résultat : l'avion doit constamment produire une force supplémentaire pour compenser ce courant descendant. Cette force nécessaire provoque ce qu'on appelle la traînée induite, une résistance aérodynamique pénalisante qui oblige l'avion à consommer plus de carburant. Plus les tourbillons marginaux sont puissants, plus la traînée induite augmente, réduisant ainsi l'efficacité générale du vol.
Les tourbillons d'air laissés derrière un avion sont ce qu'on appelle des tourbillons marginaux, et pour être honnête, ils peuvent être assez problématiques. Ces tourbillons, particulièrement violents derrière les gros avions, mettent un certain temps à disparaître dans l'air. Un petit avion volant trop près derrière un gros appareil peut se retrouver pris dans ces courants tournoyants, risquant de perdre brusquement l'équilibre et le contrôle—ce qui n'est pas vraiment l’idéal à l'atterrissage ou au décollage. Ces turbulences dangereuses obligent donc les avions à respecter des distances de sécurité strictes entre eux en plein ciel et pendant les phases sensibles. Pour faciliter la vie des pilotes, les contrôleurs aériens prennent très au sérieux ces espacements, en adaptant régulièrement l'espacement entre vols selon la taille des avions concernés. Certains aéroports utilisent même des instruments spéciaux pour détecter ces remous et informer les pilotes en temps réel des risques éventuels.
Pour diminuer ces tourbillons gênants, les ingénieurs aéro misent souvent sur l'ajout de winglets en bout d'ailes. Ces petites ailettes inclinées vers le haut, visibles surtout sur les avions récents, empêchent partiellement l'air sous pression sous l'aile de remonter vers l'air moins dense au-dessus. Cela permet de réduire sensiblement la traînée induite, donc moins de carburant gaspillé et moins de turbulences. Il y a aussi des stratégies opérationnelles comme augmenter légèrement l'espacement entre avions lors des phases d'atterrissage et décollage pour que ces fameux tourbillons aient le temps de s'atténuer naturellement avant le passage de l'avion suivant. Autre solution parfois utilisée : adopter des ailes au profil spécialement étudié pour mieux répartir la pression, limitant ainsi la création de forts écoulements turbulents. Ces techniques combinées rendent les vols à la fois plus économiques, plus confortables et plus sûrs.
La formation des tourbillons d'air est directement liée à l’allure spécifique des ailes, notamment à leur forme incurvée, qui accélèrent l'air au-dessus de l'aile et le ralentissent en dessous, créant ainsi une différence de pression essentielle à la portance.
Afin d'atténuer les tourbillons marginaux, certains avions sont équipés d'ailettes verticales appelées winglets ou sharklets. Ces dispositifs réduisent efficacement la traînée, permettant d’économiser du carburant.
Les oiseaux migrateurs, tout comme les cyclistes en peloton, utilisent le même principe des tourbillons d'air pour voler plus efficacement, en réduisant leur fatigue et économisant de l'énergie sur de longues distances.
Les tourbillons marginaux laissés derrière un gros avion peuvent persister plusieurs minutes après son passage. C'est pourquoi les avions maintiennent généralement une distance minimale entre eux pour assurer la sécurité.
Les tourbillons marginaux peuvent représenter un danger car ils génèrent une turbulence, appelée aussi 'turbulence de sillage', capable de déstabiliser un autre aéronef volant à proximité ou juste derrière le premier. Cela explique pourquoi des espacements réglementaires sont imposés entre les avions en phase d'atterrissage ou de décollage.
Les tourbillons d'air formés par les avions sont souvent invisibles, mais ils deviennent parfois visibles par condensation d'humidité, notamment par forte humidité ambiante ou lors de températures fraîches. On aperçoit alors des traînées blanches tourbillonnantes à l'arrière des bouts d'aile.
Plusieurs dispositifs existent afin de réduire l'intensité des tourbillons marginaux : les winglets (extrémités d'ailes incurvées vers le haut), les ailes elliptiques ou encore l'optimisation de la géométrie des ailes. Ces éléments permettent à la fois une réduction des turbulences de sillage et une économie significative de carburant grâce à une réduction de la traînée induite.
Effectivement, une aile de grande envergure réduit généralement l'intensité des tourbillons formés aux extrémités des ailes. En augmentant l'envergure, la différence de pression entre les faces supérieure et inférieure de l'aile est répartie sur une surface plus grande, ce qui diminue la force des tourbillons créés.
Oui, tous les appareils volant génèrent des tourbillons aérodynamiques, mais leur taille et leur intensité varient en fonction notamment du poids, de la forme des ailes et de la vitesse de l'appareil. Plus un avion est lourd et lent, plus les tourbillons marginaux générés sont généralement puissants.
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Question 1/5
