Le moteur d’avion est l'une des technologies les plus complexes jamais créées. À l'intérieur, c'est un vrai labyrinthe de métal : on y voit des milliers de petites pales parfaitement rangées et un tas de tuyaux entremêlés.

Mais au-delà de la complexité technique, la théorie derrière sa conception ne repose sur rien de plus que la 3e loi de Newton appliquée à un ballon géant.

Prenez les ballons classiques qui vous servent de déco pour votre anniversaire. Vous en gonflez un pour la fête et, alors que vous tentez d’attacher le bout, il vous échappe. Résultat : il bondit de vos mains avec une force relative et vole dans la maison en zigzag tout en se dégonflant (avec le fameux son fouuuuh).

Un moteur d’avion, ce n’est rien de plus que ce phénomène, mais en plus puissant et contrôlé 

La physique du ballon qui vole

En réalité, tout se joue au niveau de la force avec laquelle l'air est expulsé du ballon. Quand vous lâchez l'embout, la pression à l'intérieur expulse l'air vers l'arrière à travers le trou avec une certaine "force".

C'est ici qu'intervient la fameuse 3e loi de Newton : à chaque action correspond une réaction égale et opposée. Puisque le ballon pousse l'air vers l'arrière avec une force puissante (l'action), cet air expulsé crée au même moment une force équivalente en sens inverse qui pousse le ballon vers l'avant (la réaction). C'est cette force de réaction que l'on appelle la poussée.

Pour faire avancer un ballon, l'air expulsé suffit. Mais pour faire avancer un avion de 400 tonnes, il faut expulser cet air avec une force énorme. Le problème du ballon, c'est qu'il se vide en trois secondes.

Comment créer un ballon qui ne se dégonfle jamais ?

Pour générer une force de réaction suffisante pour survoler des continents, le moteur d'avion doit recréer cette expulsion d'air avec une violence extrême, et surtout, en continu. C'est là qu'on arrive au moteur à réaction, qui fonctionne grossièrement en 4 étapes simples :

1. L’aspiration : À l'avant, un ventilateur géant gobe en continu des tonnes d'air pour remplir le réacteur. À ce stade, l'air qui entre est calme, à température ambiante et à la pression normale.

2. La compression : Cet air passe dans des roues à aubes de plus en plus petites pour être écrasé. On profite de la compressibilité de l'air pour l'entasser et l'écraser violemment dans un espace minuscule. On recrée ainsi la forte pression qu'il y avait à l'intérieur de votre ballon.

3. La combustion :  Dans cet air ultra-comprimé (et déjà prêt à exploser), on injecte du carburant et on brûle. Cette étape permet de dilater l’air. C’est comme si on gonflait encore plus notre ballon : l’énergie accumulée devient monstrueuse et ne demande qu'à exploser. On parle d’un mélange qui frole 2000 deg celcius.

4. L’éjection : Cet air brûlant cherche à fuir et n'a qu'une seule issue : la tuyère, qui est un conduit à l'arrière qui se rétrécit pour accélérer encore plus l’écoulement d’air. L'air est expulsé à une vitesse supersonique ( supérieure à la vitesse du son ) avec une violence incroyable. En réaction à cette expulsion (l'action), l'avion est poussé vers l'avant avec une force colossale de titan.

En bref...

L’aviation a simplement détourné une loi physique très basique pour creér ce moteur capable pousser des tonnes sur des milliers de km. Mais ce système a une limite majeure : il a forcement besoin de l’air de notre atmosphère pour fonctionner.

Alors, comment font les fusées pour se propulser dans l’espace quand il y a plus un seul gramme d’oxygène autour? Nous explorerons cela dans un de nos prochains articles. Salut, salut.