La dynamique de vol est l’analyse de la façon dont les aéronefs se déplacent dans l’air, les forces et les systèmes de contrôle qui leur permettent de maintenir leur vol et les forces physiques extérieures qui agissent 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 pendant le 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 du vol est également appliquée aux engins spatiaux, mais les manières dont le vol et le contrôle de vol sont réalisés dans de tels engins diffèrent considérablement de celles des engins atmosphériques tels que les avions et les hélicoptères.
L’orientation des aéronefs et des engins spatiaux utilise ce qu’on appelle un idéal comme point de référence. Pour les avions atmosphériques, il s’agit essentiellement d’un vol rectiligne en palier, en prenant le sol comme référence. Pour les engins spatiaux, cette référence est arbitraire et peut être basée sur l’objet planétaire ou autre autour duquel orbite l’engin spatial ou même sur un autre engin spatial. Lorsqu’un engin 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 et d’amarrer avec d’autres engins spatiaux ou la Station spatiale internationale, par exemple, l’autre engin ou objet peut être le référence.
Les trois axes de rotation de l’air et du vaisseau spatial sont appelés tangage, roulis et lacet, et un vaisseau 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 concepteurs aérospatiaux utilisent la dynamique de vol pour déterminer comment l’air et les engins spatiaux se comporteront lorsque des mécanismes de contrôle sont utilisés pour faire tourner le véhicule dans l’une de ces directions, ainsi que le mouvement directionnel du véhicule dans l’atmosphère ou l’espace. Des éléments tels que la quantité de poussée requise pour le vol, la stabilité du vol, la maniabilité et les taux de montée peuvent tous être estimés avec un degré élevé de précision pour la conception d’un avion ou d’un engin spatial en appliquant les principes de la dynamique de vol. Les systèmes de contrôle et de propulsion sont conçus en utilisant les principes de la dynamique de vol pour permettre aux engins aériens et spatiaux d’effectuer un vol contrôlé et efficace.
Bien que chacun des trois axes de rotation ait une définition scientifique, ceux-ci peuvent prêter à confusion et il est souvent plus facile de les définir en termes plus simples. Le tangage fait référence à l’attitude de la direction de vol par rapport au point de référence, dans une direction vers le haut ou vers le bas. Lorsqu’un avion monte, on dit que son tangage 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 modèle réduit d’avion assis sur une table, et sans déplacer le centre de l’avion, faites-le tourner d’un côté ou de l’autre. C’est le lacet. Le roulis peut être facilement représenté en imaginant un avion en vol rectiligne et en soulevant une aile.