Le bilan des forces – Cours aérodynamique BIA

Le bilan des forces en aéronautique, l’équilibre des quatre forces du vol : la portance, le poids, la traînée et la poussée. Ce cours du module 2 du programme BIA (aérodynamique et mécanique du vol, désigné épreuve E2 dans la préparation Horizon BIA) reprend la page 11 du support : les conditions d’équilibre en vol palier (Pz = P et T = Rx), le bilan en montée et en descente, et le rôle du centre de gravité et du foyer dans la stabilité.

À l’examen, ce module est évalué dans l’épreuve écrite unique de deux heures trente, un QCM de 120 questions noté sur 20 et affecté d’un coefficient 5 .

Objectifs d’apprentissage – à la fin de ce cours, vous saurez :

• nommer les quatre forces qui s’exercent sur un aéronef en vol et leur sens ;
• écrire les conditions d’équilibre en vol palier : portance = poids (Pz = P) et traction = traînée (T = Rx) ;
• expliquer comment le bilan des forces se modifie en montée (traction supérieure à la traînée) et en descente (la composante du poids aide la traction) ;
• définir le centre de gravité et le foyer, et expliquer leur rôle dans la stabilité de l’aéronef.

Prérequis : le cours Les ailes d’avion définit la portance et la traînée, et le cours Les angles en aérodynamique pose la notion d’incidence. Les cours La polaire d’avion et La finesse montrent comment ces forces dépendent de l’incidence et de la vitesse. La page pilier Aérodynamique BIA situe ce cours dans le parcours du module (thème 2.2, « L’étude du vol stabilisé »).

Quiz 1 – Testez-vous avant de commencer (6 questions, format BIA)

📅 Mis à jour le 9 août 2026 — conforme au programme officiel (BO n° 11 du 12 mars 2015).

Sommaire

• Qu’est-ce que le bilan des forces en aéronautique ?
• Les quatre forces du vol : portance, poids, traînée, poussée
• Le vol en palier : l’équilibre Pz = P et T = Rx
• Le bilan des forces en montée
• Le bilan des forces en descente
• Le centre de gravité et le foyer : stabilité et équilibre
• Applications pratiques : le bilan des forces au service du pilote
• Erreurs fréquentes et pièges au BIA
• Points essentiels à retenir
• FAQ
• Sources

Cette capsule vidéo, Bilan des Forces en Vol : Comment les Avions Défient-ils la Gravité? (chaîne Horizon BIA, 3 min 57 s, publiée en 2024), présente en images l’équilibre des quatre forces. Les sections ci-dessous développent chaque notion au niveau exigé par l’examen, avec les notations exactes du programme (Pz, P, T, Rx).

Qu’est-ce que le bilan des forces en aéronautique ?

Un avion en vol subit quatre forces qui se combinent à chaque instant : le bilan des forces décrit leur équilibre.

Le bilan des forces est la somme des quatre forces appliquées à l’aéronef : la portance, le poids, la traînée et la traction . Selon la phase de vol – palier, montée, descente – ces forces s’équilibrent différemment, et c’est cet équilibre qui détermine la trajectoire de l’avion .

Le programme BIA définit ce thème comme « l’étude du vol stabilisé » : vol plané (poids et équilibre des forces) et vol motorisé (traction et traînée). Comprendre le bilan des forces, c’est comprendre pourquoi un avion tient en l’air, monte, descend ou accélère .

Les quatre forces du vol : portance, poids, traînée, poussée

Chaque force a un sens, une direction et un rôle précis : il faut les connaître dans l’ordre.

Les quatre forces du vol sont :

• La portance (Pz) : force perpendiculaire au vent relatif, dirigée vers le haut ; elle s’oppose au poids. Elle résulte de l’écoulement de l’air autour de l’aile (cf. cours Les ailes d’avion).
• Le poids (P) : force verticale dirigée vers le bas, appliquée au centre de gravité ; c’est l’attraction terrestre, qui dépend de la masse de l’aéronef.
• La traînée (Rx) : force parallèle au vent relatif, dirigée vers l’arrière ; elle s’oppose au mouvement de l’avion dans l’air.
• La traction (T), ou poussée : force propulsive produite par le moteur (et l’hélice ou le réacteur), dirigée vers l’avant ; elle s’oppose à la traînée.

La portance et le poids agissent verticalement, la traction et la traînée horizontalement : deux forces s’opposent dans chaque direction. Le cours Le décrochage précise ce qui se passe quand la portance s’effondre, et le cours La finesse montre le rapport portance/traînée qui en découle (F = Cz/Cx).

Le vol en palier : l’équilibre Pz = P et T = Rx

En vol en palier, l’avion ne monte ni ne descend : les forces se compensent exactement.

En palier stabilisé, la trajectoire est horizontale et la vitesse constante. L’équilibre s’écrit avec deux égalités :

• Pz = P : la portance compense exactement le poids, l’avion ne monte ni ne descend ;
• T = Rx : la traction compense exactement la traînée, la vitesse reste constante.

Ces deux égalités sont la condition de vol palier : portance = poids et traction = traînée . C’est l’état de croisière : l’avion maintient son altitude et sa vitesse avec une consommation optimale, l’avion de ligne y passe l’essentiel de son vol .

Le bilan des forces en montée

Pour monter, il faut modifier l’équilibre : la traction doit faire plus que compenser la traînée.

En montée stabilisée, la trajectoire est inclinée vers le haut. La portance reste sensiblement égale au poids, qu’elle compense dans la direction perpendiculaire à la trajectoire : c’est la traction qui doit devenir supérieure à la traînée .

La traction doit en effet vaincre la traînée et, en plus, la composante du poids qui s’oppose à la montée : T = Rx + composante du poids, donc T > Rx. Concrètement, le pilote augmente la puissance du moteur pour fournir la traction supplémentaire nécessaire à la montée .

Le bilan des forces en descente

En descente, la gravité devient une alliée : elle aide l’avion à avancer.

En descente stabilisée, la composante du poids dans le sens de la trajectoire s’ajoute à la traction pour vaincre la traînée : T + composante du poids = Rx .

Le pilote peut donc réduire la puissance du moteur, parfois jusqu’à la traction nulle : la gravité seule suffit alors à maintenir la vitesse, c’est le cas du vol plané étudié au cours La finesse . La gestion de la vitesse reste cruciale : une descente trop rapide peut mener à un régime de vitesse excessive .

Le centre de gravité et le foyer : stabilité et équilibre

L’équilibre des forces dépend aussi de l’endroit où elles s’appliquent : deux points comptent pour le BIA.

Le centre de gravité (CG) est le point d’application du poids de l’aéronef, où s’applique la force gravitationnelle : c’est le point d’équilibre de l’avion, dont la position varie avec la charge (carburant, passagers, bagages) .

Le foyer est le point d’application des variations de portance : il se situe généralement au quart de la corde de l’aile, à partir du bord d’attaque, et reste fixe quelle que soit l’incidence .

Pour qu’un aéronef soit stable longitudinalement, le centre de gravité doit se trouver en avant du foyer : toute variation de portance crée alors un moment qui ramène l’avion vers son équilibre. Si le centre de gravité passe derrière le foyer, l’aéronef devient instable et le pilotage, difficile . C’est pourquoi les calculs de centrage (masse et centrage) sont obligatoires avant chaque vol.

Applications pratiques : le bilan des forces au service du pilote

Le bilan des forces n’est pas un exercice de laboratoire : il guide chaque réglage de puissance.

Connaître le bilan des forces permet au pilote d’ajuster la puissance, l’assiette et la vitesse selon la phase de vol : plus de traction pour monter, moins pour descendre, l’équilibre exact en palier . C’est aussi la base des calculs de décollage et d’atterrissage, où les quatre forces sont toutes mobilisées.

La lecture du bilan complet s’appuie sur les notions des cours précédents : la courbe polaire donne la portance et la traînée de l’aile pour chaque incidence, et la finesse mesure l’efficacité du planeur dans l’équilibre poids/portance. Les limites de cet équilibre (décrochage) et les commandes qui le modifient (gouvernes) sont traitées au cours suivant Les gouvernes principales.

Erreurs fréquentes et pièges au BIA

Les correcteurs retrouvent chaque année les mêmes confusions sur le bilan des forces : les voici, avec le réflexe qui les évite.

• Oublier une des quatre forces : la portance, le poids, la traînée et la traction – le QCM teste souvent la liste complète.
• Réduire l’équilibre à une seule égalité : en palier, il faut DEUX égalités, Pz = P et T = Rx ; la vitesse dépend de la seconde.
• Croire qu’en montée la portance dépasse le poids : elle reste sensiblement égale au poids ; c’est la traction qui doit dépasser la traînée.
• Confondre traînée et poids : la traînée s’oppose au mouvement (vers l’arrière), le poids est vertical (vers le bas) ; ils ne s’opposent pas dans la même direction.
• Confondre traction et portance : la traction est produite par le moteur et s’oppose à la traînée ; la portance est produite par l’aile et s’oppose au poids.
• Confondre centre de gravité et foyer : le CG est le point d’application du poids (il bouge avec la charge), le foyer est le point d’application des variations de portance (fixe, au quart de la corde).

Les QCM du BIA testent surtout la liste des forces, les conditions du palier et la définition du centre de gravité et du foyer : fixez le trio « quatre forces → deux égalités en palier → CG avant foyer pour la stabilité », et le reste se déduit.

• Le libellé « les quatre forces qui s’exercent sur un avion en vol sont… » : portance, poids, traînée, traction (poussée).
• Le libellé « en vol en palier, à vitesse constante… » : portance = poids et traction = traînée.
• Le libellé « en montée, la traction doit… » : être supérieure à la traînée, car elle doit aussi vaincre une composante du poids.
• Le libellé « en descente, le pilote peut… » : réduire la puissance, la composante du poids dans le sens du mouvement aidant la traction.
• Le libellé « le centre de gravité est… » : le point d’application du poids ; « le foyer est… » : le point d’application des variations de portance.

Points essentiels à retenir

Si vous ne retenez qu’une chose de ce cours, retenez ceci.

• Quatre forces s’exercent sur un aéronef : la portance (vers le haut), le poids (vers le bas), la traînée (vers l’arrière) et la traction (vers l’avant).
• En vol palier stabilisé : portance = poids (Pz = P) et traction = traînée (T = Rx).
• En montée : la traction doit être supérieure à la traînée, car elle vainc aussi une composante du poids.
• En descente : la composante du poids dans le sens du mouvement aide la traction, le pilote peut réduire les gaz.
• Le centre de gravité est le point d’application du poids ; le foyer est le point d’application des variations de portance, au quart de la corde.
• Pour la stabilité longitudinale, le centre de gravité doit rester en avant du foyer.

Comprendre le bilan des forces en aéronautique, c’est savoir pourquoi un avion monte, descend ou tient son altitude : deux forces verticales, deux forces horizontales, et un équilibre qui change à chaque phase de vol. Poursuivez avec le cours suivant Les gouvernes principales, entraînez-vous sur le quiz du module aérodynamique, ou revenez au pilier Aérodynamique BIA pour la vue d’ensemble du parcours.

Quiz 2 – Testez vos acquis (6 questions, mêmes objectifs que le Quiz 1, formulations différentes)

FAQ

Les questions les plus fréquentes des candidats BIA sur le bilan des forces.

Sources

Toutes les sources ci-dessous ont été vérifiées et sont accessibles en ligne (contrôle HTTP le 1er août 2026).

• Programme et niveau des connaissances de l’examen du BIA – Bulletin officiel n° 11 du 12 mars 2015 (thème 2.2, « L’étude du vol stabilisé ») : PDF – éduscol STI
• Arrêté du 19 février 2015 relatif au brevet d’initiation aéronautique : PDF – éduscol STI
• éduscol STI – Brevet d’Initiation Aéronautique : sti.eduscol.education.fr (consulté le 1er août 2026)
• ENAC – Préparation au brevet d’initiation à l’aéronautique : enac.fr (consulté le 1er août 2026)
• Skybrary – Glide Ratio : skybrary.aero (consulté le 1er août 2026)
• Skybrary – Lift-to-Drag Ratio : skybrary.aero (consulté le 1er août 2026)
• Skybrary – Airfoil : skybrary.aero (consulté le 1er août 2026)
• Skybrary – Stall : skybrary.aero (consulté le 1er août 2026)
• Skybrary – Angle of Attack : skybrary.aero (consulté le 1er août 2026)
• FAA – Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge (chapitres Four Forces of Flight et Weight and Balance) : faa.gov (consulté le 1er août 2026)
• Aéroclub Marcillac Estuaire – formation BIA : aeroclubmarcillacestuaire.fr – rubrique BIA (consultée le 1er août 2026 ; document de cours « Aérodynamique et mécanique du vol », page 11, transmis avec le brief, non publié en ligne)
• Vidéo « Bilan des Forces en Vol : Comment les Avions Défient-ils la Gravité? » – chaîne YouTube Horizon BIA : youtube.com (titre vérifié via oEmbed le 1er août 2026 ; durée 3 min 57 s et date de publication 2 mai 2024 relevées dans le video-sitemap.xml)
• OACI — Organisation de l’aviation civile internationale.

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