La branche de la mécanique des fluides qui étudie le comportement de l'air (et d'autres gaz) en mouvement et les forces et moments générés sur les corps immergés dans cet écoulement, notamment la portance, la traînée et les moments de tangage.

Principe

Les phénomènes aérodynamiques découlent des lois de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie appliquées à des écoulements visqueux compressibles ou incompressibles; concepts clés : couches limites, distribution de pression, séparation d'écoulement, effets de compressibilité et turbulence.

Démonstration

Une section d'aile à angle d'incidence positif produit une différence de pression entre ses faces ; en écoulement attaché cette distribution de pression génère de la portance, tandis que l'augmentation de l'angle provoque la séparation de la couche limite et le décrochage lorsque les gradients de pression adverses dépassent la quantité de mouvement près de la surface.

Mauvaise application

Appliquer des modèles purement inviscides et stationnaires de flux potentiel là où les effets visqueux, la sensibilité au nombre de Reynolds ou le comportement instationnaire dominent (par exemple pour prédire incorrectement le décrochage ou la friction de peau), ou utiliser l'hypothèse d'incompressibilité en régime transsonique.

Conséquence

Une analyse aérodynamique précise permet de prédire forces et moments pour la conception de performances, de stabilité et de contrôle, d'optimiser les formes afin de réduire la traînée et d'assurer une portance suffisante, et de dimensionner correctement les surfaces de contrôle et les structures.

Inversion

Négliger les effets aérodynamiques ramène le problème à la seule cinématique et aux structures, en ignorant les forces fluides qui déterminent réellement le comportement de vol ; cette inversion conduit à des conceptions non performantes ou dangereuses.

Limite

L'aérodynamique telle que définie ici exclut le traitement approfondi de la thermochimie de la propulsion, de la dynamique structurelle et des lois de commande, bien que ces domaines soient fortement couplés et doivent être considérés dans une conception et une analyse intégrées.

Tension sémantique

Le terme recoupe 'aéroélasticité' (couplage aérodynamique/déformation structurale) et 'aérothermodynamique' (effets thermiques à grande vitesse) ; préciser l'accent sur les forces fluides plutôt que sur les phénomènes structuraux ou thermiques évite la confusion de catégorie.

Synthèse

L'aérodynamique est la discipline qui relie la physique des écoulements aux forces et moments agissant sur véhicules et composants, fournissant le cadre prédictif pour la portance, la traînée, la stabilité et le contrôle selon les régimes d'écoulement et configurations pertinents.