Qu'est-ce que la dynamique de vol?
La dynamique de vol consiste à analyser la façon dont les aéronefs se déplacent dans les airs, les forces et les systèmes de contrôle leur permettant de maintenir le vol, ainsi que les forces physiques extérieures agissant sur eux, telles que la poussée, la portance, la gravité et la traînée. Les principales applications de la science de la dynamique du vol concernent l'attitude des aéronefs en vol, en particulier la manière dont ils se déplacent et sont amenés à se déplacer dans les trois axes distincts de tangage, de lacet et de roulis. La science de la dynamique de vol s’applique également aux engins spatiaux, mais les méthodes de contrôle des vols et des commandes de vol diffèrent considérablement de celles des engins atmosphériques tels que les avions et les hélicoptères.
L’orientation des aéronefs et des engins spatiaux utilise ce que l’on appelle un idéal comme point de référence. Pour les aéronefs atmosphériques, il s’agit essentiellement d’un vol rectiligne et plat, utilisant le sol comme référence. Pour les engins spatiaux, cette référence est arbitraire et peut être basée sur l'objet planétaire ou autre autour duquel l'engin spatial est en orbite, voire sur un autre engin spatial. Lorsqu'un vaisseau spatial est en orbite autour de la Terre, la surface de la Terre est souvent utilisée comme référence, mais dans le but de manœuvrer à proximité d'un autre vaisseau spatial ou de la Station spatiale internationale et de s'y amarrer, par exemple, l'autre vaisseau ou l'objet peut être le référence.
Les trois axes de rotation de l'air et de l'engin spatial sont appelés tangage, roulis et lacet. Un engin spatial ou un avion se déplace autour de ces axes avec son centre de gravité, ou masse, comme point de rencontre des trois axes. Les ingénieurs et les concepteurs en aérospatiale utilisent la dynamique de vol pour déterminer le comportement de l'air et des engins spatiaux lorsque des mécanismes de contrôle sont utilisés pour faire pivoter le véhicule dans l'une de ces directions, ainsi que le mouvement directionnel du véhicule dans l'atmosphère ou l'espace. Des facteurs comme la poussée nécessaire au vol, la stabilité en vol, la maniabilité et les taux de montée peuvent tous être estimés avec un degré de précision élevé pour une conception aéronautique ou spatiale en appliquant les principes de la dynamique de vol. Les systèmes de contrôle et de propulsion sont conçus selon les principes de la dynamique de vol afin de permettre aux aéronefs et aux engins spatiaux d'effectuer un vol contrôlé et efficace.
Bien que chacun des trois axes de rotation ait une définition scientifique, ceux-ci peuvent être source de confusion et il est souvent plus facile de les définir en termes plus simples. La hauteur se réfère à l'attitude de la direction du vol par rapport au point de référence, dans une direction montante ou descendante. Quand un avion monte, on dit que son pas est positif, c’est-à-dire qu’il est incliné au-dessus du point de référence.
Le lacet fait référence à l'attitude de l'avion d'un côté à l'autre. Imaginez un avion modèle assis sur une table et, sans bouger le centre de l'avion, faites-le pivoter d'un côté ou de l'autre. C'est lacet. Le roulis peut être facilement imaginé en imaginant un avion en vol rectiligne et en soulevant une aile.