Avez-vous déjà demandé à quelle hauteur volent les avions? La réponse est facile à comprendre lorsque vous vous souvenez du fonctionnement du vol pour les avions. Tout objet qui se déplace dans un fluide est sous l'influence de quatre forces, la traînée, la portance, le poids et la poussée. Le total net doit être positif pour que l'influence de la poussée et de la portance maintienne un avion en l'air. La poussée et la portance dépendent de la densité de l'air. Il est donc plus facile d'atteindre la portance et la poussée idéales à des altitudes plus élevées qu'aux altitudes inférieures. La hauteur d'un avion n'est donc pas fixée, à l'exception de la limite du vide de l'espace où l'atmosphère devient trop mince pour que l'aérodynamique fonctionne.
La portance et la poussée sont les principales forces qui rendent le vol possible. Tant qu'ils sont supérieurs au poids ou à la traînée, l'avion volera. La poussée est l'accélération vers l'avant produite par le moteur d'un avion. Moins l'air est dense, plus l'avion doit produire de poussée pour créer la portance nécessaire. L'explication complète est assez compliquée mais la meilleure façon de dire est que chaque avion a une condition maximale qu'il atteint pour voler. Ce maximum est la meilleure combinaison possible de densité, vitesse et portance pour piloter l'avion. C'est pourquoi la hauteur qu'un avion peut voler peut varier tellement. Cela dépend des besoins de l'avion.
Un bon exemple est celui des turboréacteurs commerciaux. Les turboréacteurs volent au-dessous de la vitesse du son. Ils pèsent également beaucoup. Afin d'atteindre des conditions de vol optimales et de voler à des vitesses suffisamment pratiques pour rentabiliser les voyages en avion, la plupart des avions commerciaux volent à 30 000 pieds. C'est suffisamment élevé pour qu'un avion ait le moins de traînée et puisse atteindre la vitesse de pointe que ses moteurs peuvent produire en toute sécurité. Les engins supersoniques comme les avions de chasse et les avions espions peuvent voler beaucoup plus haut. En effet, la conception de l'avion permet à l'avion de résister plus facilement à la traînée et de produire une plus grande poussée pour compenser l'air plus fin.
Nous voyons donc que la hauteur à laquelle un avion peut voler est déterminée par son utilisation, la traînée, la portance, la poussée et le poids. Nous savons également qu'une limite absolue des avions sera l'endroit où l'air devient trop mince pour agir comme un fluide qui est le niveau le plus élevé de l'atmosphère. À l'heure actuelle, les scientifiques cherchent à profiter de ce niveau supérieur de l'atmosphère pour aider les avions à voler encore plus rapidement. Cependant, il existe encore des obstacles tels que la friction et la conception du moteur.
Nous avons écrit de nombreux articles sur les avions pour Space Magazine. Voici un article sur le plus gros avion, et voici un article sur des photos d'avions.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les avions, consultez ces articles de How Stuff Works. Voici un article sur la façon dont les avions volent.
Nous avons également enregistré un épisode entier d'Astronomy Cast all GPS Navigation. Écoutez ici, épisode 212: Navigation GPS.
Sources:
NASA
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