Correct : B)
Explication : Le principe de Bernoulli stipule que dans un écoulement permanent et incompressible, une augmentation de la vitesse d'écoulement est accompagnée d'une diminution de la pression statique, et vice versa. Appliqué à un profil aérodynamique, l'air accélère sur l'extrados courbé, créant une zone de basse pression par rapport à l'intrados. Ce différentiel de pression génère la portance. Si la troisième loi de Newton (souffle vers le bas) contribue également à la portance, la distribution de pression de Bernoulli est le mécanisme principal pour le vol subsonique conventionnel.
Correct : B)
Explication : Le lacet inverse se produit parce que l'aileron baissé (sur l'aile qui monte) augmente à la fois la portance et la traînée induite de cette aile. La traînée supplémentaire sur l'aile montante tire le nez vers l'aile descendante — dans la direction opposée au virage voulu. C'est pourquoi l'utilisation coordonnée du palonnier avec les ailerons est essentielle, et pourquoi le braquage différentiel des ailerons a été développé comme solution de conception.
Correct : B)
Explication : L'effet de sol devient significatif lorsque l'aéronef se trouve à environ une envergure de la surface. Le sol limite physiquement le développement des tourbillons d'extrémité et réduit l'angle de déflexion induit, ce qui augmente effectivement la portance et réduit la traînée induite. Les pilotes ressentent cela comme une sensation de flottement lors du palier d'atterrissage — le planeur tend à continuer à voler en effet de sol, ce qui peut entraîner un dépassement du point de toucher si on ne l'anticipe pas.
Correct : B)
Explication : Le vrillage (washout) est une caractéristique de conception délibérée dans laquelle l'angle d'incidence de l'aile diminue progressivement du pied vers l'extrémité (vrillage géométrique), ou le profil aérodynamique évolue pour produire moins de portance à l'extrémité (vrillage aérodynamique). Cela garantit que le pied de l'aile décroche avant l'extrémité, préservant l'efficacité des ailerons lors d'un décrochage et rendant le comportement au décrochage plus bénin et récupérable. Le vrillage est particulièrement important pour les planeurs avec leurs ailes longues à grand allongement.
Correct : B)
Explication : Dans le régime pré-décrochage, le coefficient de portance CL augmente approximativement de façon linéaire avec l'angle d'attaque (AoA). La pente de cette droite est la pente de la courbe de portance (environ 2π par radian pour un profil mince). Cette relation linéaire se poursuit jusqu'à ce que l'angle d'attaque critique soit atteint, point auquel la séparation de l'écoulement provoque un pic de CL (CL_max) puis une chute abrupte — le décrochage. La linéarité de la relation CL en fonction de l'AoA est l'un des résultats fondamentaux de la théorie aérodynamique.
Correct : C)
Explication : La sortie des volets augmente le coefficient de portance maximal (CLmax) de l'aile en ajoutant de la cambrure et, dans certaines conceptions, la surface alaire. D'après la formule de la vitesse de décrochage Vs = racine(2W / (ρ × S × CLmax)), un CL_max plus élevé donne une vitesse de décrochage plus faible. Cela permet l'approche et l'atterrissage à des vitesses plus faibles avec une distance de roulement plus courte. Le rentrage des volets supprime cet avantage et fait revenir la vitesse de décrochage à la valeur plus élevée en configuration lisse.
Correct : C)
Explication : Les profils à écoulement laminaire sont conçus avec leur épaisseur maximale plus en arrière que les profils conventionnels, créant un gradient de pression favorable qui maintient la couche limite laminaire sur une plus grande partie de la corde. Comme les couches limites laminaires produisent bien moins de traînée de frottement que les couches turbulentes, la traînée de profil totale est significativement réduite. Les planeurs l'exploitent largement — les ailes à écoulement laminaire propres sont la raison pour laquelle les planeurs modernes atteignent des finesses dépassant 50:1.
Correct : C)
Explication : La densité de l'air diminue avec l'altitude parce que la pression atmosphérique chute et l'air se dilate. Dans l'atmosphère standard, la densité à 5 500 m est environ la moitié de la valeur au niveau de la mer. Une densité réduite signifie une pression dynamique réduite à une TAS donnée, ce qui explique pourquoi les performances des aéronefs (portance et traînée par unité de TAS) se dégradent en altitude — l'aéronef doit voler plus vite en TAS pour maintenir la même IAS et la même portance.
Correct : B)
Explication : La stabilité statique décrit la réponse immédiate de l'aéronef à une perturbation — si des forces de rappel agissent pour le ramener vers l'équilibre initial. La stabilité dynamique décrit ce qui se passe au fil du temps : si les oscillations résultantes diminuent en amplitude et que l'aéronef revient finalement à son état de trim, il est dynamiquement stable. Un aéronef peut être statiquement stable mais dynamiquement instable (oscillations croissantes), ce qui est une condition dangereuse.
Correct : C)
Explication : Les générateurs de tourbillons sont de petits déflecteurs qui dépassent de la surface de l'aile et créent de minuscules tourbillons qui mélangent l'air à haute énergie de l'extérieur de la couche limite avec l'écoulement plus lent de la couche limite près de la surface. Cette couche limite énergisée peut mieux résister aux gradients de pression adverses, retardant la séparation de l'écoulement et améliorant l'efficacité des commandes à grands angles d'attaque. Ils échangent une légère augmentation de la traînée de frottement contre un retard significatif du décrochage et une meilleure autorité des ailerons près du décrochage.
Correct : C)
Explication : Le pilote peut directement modifier la vitesse V (en ajustant l'assiette en tangage) et indirectement modifier le coefficient de portance CL (en changeant l'angle d'attaque, ou en sortant/rentrant les volets). La densité ρ varie avec l'altitude et la température mais n'est pas directement contrôlée. La surface alaire S est fixe (sauf dans de rares configurations à géométrie variable ou avec volets de Fowler). La vitesse et l'angle d'attaque sont les principaux outils du pilote pour gérer la portance.
Correct : C)
Explication : Lorsque l'angle d'attaque augmente dans le domaine pré-décrochage, la distribution de pression se modifie de telle sorte que le centre de poussée se déplace vers l'avant le long de la corde. Ce déplacement vers l'avant du CP produit un moment cabreur qui doit être contrebalancé par l'empennage — l'une des principales raisons pour lesquelles les aéronefs nécessitent un stabilisateur horizontal. À des angles d'attaque très faibles (ou négatifs), le CP se déplace vers l'arrière. C'est pourquoi le concept de foyer aérodynamique est utile : le moment autour du foyer reste constant quel que soit l'angle d'attaque.
Correct : D)
Explication : L'angle d'attaque critique est une propriété inhérente à la forme géométrique du profil — c'est l'angle auquel l'écoulement ne peut plus rester attaché à l'extrados et se sépare, provoquant le décrochage. Il ne change pas avec le poids, l'altitude ou la vitesse. Ce qui change avec ces facteurs, c'est la vitesse de décrochage — la vitesse à laquelle l'aile atteint l'angle d'attaque critique en vol en palier. La géométrie du profil (cambrure, épaisseur, rayon du bord d'attaque) détermine à quel point l'écoulement suit bien l'extrados à grands angles.
Correct : A)
Explication : La traînée induite diminue de façon monotone avec l'augmentation de la vitesse en vol en palier : D_induite = 2W² / (rho × V² × S² × π × A × e). À mesure que V augmente, la traînée induite diminue continuellement — il n'existe pas de minimum/maximum dans l'enveloppe de vol normale. C'est la traînée parasite (non la traînée induite) qui présente la courbe en U décrite dans les options B/C. La traînée totale a un minimum à la vitesse où la traînée induite est égale à la traînée parasite ; la traînée induite elle-même diminue simplement avec la vitesse.
Correct : D)
Explication : La décomposition aérodynamique standard de la traînée totale est : Traînée totale = Traînée induite + Traînée parasite. La traînée induite résulte de la génération de portance (tourbillons d'extrémité). La traînée parasite est le terme collectif pour toute traînée non liée à la portance : traînée de forme/pression, traînée de frottement et traînée d'interférence. Les options A et C listent des sous-composantes de la traînée parasite mais omettent la traînée induite ou les combinent incorrectement. L'option B omet la traînée induite, qui est une composante majeure, surtout à faibles vitesses.
Correct : C)
Explication : Lorsque l'angle d'attaque critique est atteint, l'écoulement commence à se séparer de l'extrados, en partant du bord de fuite et en progressant vers l'avant. Une fois dépassé l'AoA critique, l'écoulement attaché propre qui générait la portance se décompose — CL chute abruptement. Simultanément, l'écoulement décollé crée un large sillage turbulent avec une très forte traînée de pression, donc CD monte dramatiquement. La polaire de profil le montre clairement : le nez de la polaire se courbe brusquement à l'approche du décrochage, avec CL qui chute et CD qui monte.
Correct : C)
Explication : La récupération du décrochage nécessite de réduire l'angle d'attaque en dessous de la valeur critique afin que l'écoulement puisse se rattacher à l'extrados et que la portance soit restaurée. Le pilote doit pousser sur la gouverne de profondeur pour réduire l'AoA, ce qui permet également à l'aéronef d'accélérer (ou le pilote applique les gaz si disponibles). Augmenter l'AoA (B, D) aggrave le décrochage. Réduire la vitesse (D, A) aggrave la situation. L'inclinaison (A) augmente le facteur de charge, ce qui élève la vitesse de décrochage — exactement la mauvaise action.
Correct : D)
Explication : C'est la caractéristique définitive du décrochage : la portance s'effondre parce que la séparation de la couche limite détruit le différentiel de pression qui la génère, tandis que la traînée monte fortement en raison du large sillage turbulent décollé. La courbe CL en fonction de l'AoA montre CL_max à l'angle critique, puis une chute abrupte — c'est le décrochage. La courbe CD en fonction de l'AoA monte fortement à travers et au-delà du décrochage. Cette combinaison (moins de portance, plus de traînée) explique pourquoi le décrochage est critique — l'aéronef perd de la portance tout en subissant une forte traînée qui réduirait encore la vitesse.
Correct : B)
Explication : L'angle d'attaque critique (de décrochage) est une propriété aérodynamique fixe de la forme du profil — c'est l'AoA à laquelle la séparation de l'écoulement se produit indépendamment de la vitesse, du poids ou de l'altitude. Ce qui change avec le poids, c'est la vitesse de décrochage (Vs = racine(2W / (rho × S × CL_max))), pas l'AoA de décrochage. Un aéronef plus lourd doit voler plus vite pour générer la même portance, mais il décroche toujours au même AoA critique. La position du CG affecte la stabilité en tangage et l'efficacité des commandes mais ne modifie pas l'angle critique du profil.
Correct : C)
Explication : D'après Vs = racine(2W / (rho × S × CLmax)) : la vitesse de décrochage diminue lorsque le poids (W) diminue, car moins de portance est nécessaire pour maintenir l'équilibre. Une densité plus faible (B) augmente la vitesse de décrochage en TAS mais la vitesse de décrochage IAS reste approximativement constante (puisque l'IAS est basée sur la pression dynamique q = 0,5 × rho × VTAS², qui est égale à 0,5 × rho0 × VIAS²). Un facteur de charge plus élevé (A) augmente effectivement le poids apparent (n×W), élevant la vitesse de décrochage. Une altitude plus faible signifie une densité plus élevée, ce qui réduit légèrement la TAS de décrochage mais ne modifie pas significativement l'IAS de décrochage.
Correct : B)
Explication : La technique de sortie de vrille (PARE : Puissance coupée, Ailerons neutres, gouverne de direction opposée à la direction de la vrille, Profondeur poussée) nécessite de maintenir les ailerons neutres car l'utilisation des ailerons en vrille peut aggraver la rotation — appliquer un aileron vers la vrille augmente l'AoA de l'aile intérieure (qui peut déjà être décrochée) et peut approfondir la vrille. La gouverne de direction opposée à la vrille arrête l'autorotation ; la gouverne de profondeur poussée réduit ensuite l'AoA pour décrocher les deux ailes. La vitesse n'augmente pas constamment en vrille — l'aéronef atteint une vrille stabilisée avec une vitesse et un taux de rotation relativement constants.
Correct : D)
Explication : Le développement de la couche limite suit une séquence spécifique : l'écoulement se divise au point de stagnation, une couche limite laminaire se développe depuis le point de stagnation vers l'arrière, puis au point de transition la couche laminaire se convertit en turbulente, et enfin au point de séparation la couche turbulente se décolle de la surface. La couche limite laminaire occupe donc la zone entre le point de stagnation et le point de transition. Les profils à écoulement laminaire sont conçus pour repousser le point de transition aussi loin que possible vers l'arrière afin de minimiser la traînée de frottement.
Correct : C)
Explication : La séquence naturelle du développement de la couche limite sur un profil va du laminaire (près du bord d'attaque, où l'écoulement est ordonné et le nombre de Reynolds est faible) au turbulent (plus en arrière, après la transition). La séquence inverse (turbulente d'abord, puis laminaire) ne se produit pas naturellement. Cet arrangement laminaire en avant / turbulent en arrière explique pourquoi les concepteurs placent l'épaisseur maximale des profils à écoulement laminaire plus en arrière — pour étendre le gradient de pression favorable qui maintient l'écoulement laminaire aussi loin que possible avant la transition.
Correct : D)
Explication : La couche limite turbulente, bien qu'ayant une traînée de frottement plus élevée que la couche laminaire, présente un mélange plus énergique qui lui permet de rester attachée à la surface contre un gradient de pression adverse à des angles d'attaque plus élevés. C'est son avantage crucial : elle résiste mieux à la séparation de l'écoulement. La couche limite laminaire est bien plus mince (l'option C est partiellement correcte sur l'épaisseur) et a une traînée de frottement plus faible — mais elle se sépare plus facilement. C'est pourquoi des turbulateurs sont parfois utilisés sur les planeurs : déclencher délibérément la transition vers l'écoulement turbulent pour éviter les bulles de séparation laminaire.
Correct : B)
Explication : La stabilité latérale (en roulis) — la tendance à revenir en vol à plat après une perturbation de roulis — est principalement assurée par le dièdre de l'aile (l'angle ascendant des ailes par rapport à l'horizontale). Lorsqu'une rafale incline l'aéronef, l'aile basse descend et son angle d'attaque augmente (elle reçoit plus de flux d'air), générant plus de portance et créant un moment de rappel vers l'horizontale. L'empennage vertical assure la stabilité directionnelle (en lacet) ; les ailerons sont des gouvernes de contrôle du roulis (non de stabilité), et la gouverne de profondeur contrôle le tangage. Les aéronefs à aile haute atteignent une stabilité latérale similaire grâce à l'effet pendulaire du fuselage suspendu sous les ailes.
