Le fuselage d'un avion regroupe entre autres le cockpit, les soutes, la cabine passager. Nous allons regarder ses caractéristiques d'un point de vue aérodynamique.
La première chose à respecter pour un fuselage est la loi des aires :
La loi des aires (en anglais area rule) est une loi aérodynamique régissant la forme des avions transsoniques ou supersoniques, découverte en 1951 par l'ingénieur américain Richard Whitcomb.
Elle stipule que la section d'un corps en mouvement dans un fluide compressible (par exemple l'air) doit varier de manière aussi faible et continue que possible afin de minimiser la force de traînée au voisinage de la vitesse du son.
La découverte de la loi des aires marqua un pas décisif dans la conception des avions transsoniques et supersoniques. Jusque-là, les ingénieurs avaient pour habitude de dessiner des fuselages de section constante même à l'emplacement des ailes. Un tel dessin avait pour conséquence une forte discontinuité de la section totale de l'avion au voisinage des ailes et une très forte augmentation de traînée à l'approche de la vitesse du son.
L'idée est de rétrécir progressivement le fuselage de l'avant à l'arrière, donnant ainsi à l'avion une "taille de guêpe" caractéristique.
Tous les appareils supersoniques construits depuis cette date respectent la loi des aires, à l'exception notable du Concorde (le fuselage d'un avion commercial ne pouvant être diminué au niveau de ailes).
La surface verte doit être identique à la surface totale bleue.
Concernant les avions subsoniques classiques, donc l'aviation commerciale civile, l'avant du fuselage (ou nez) doit absolument être "blunt". C'est un terme anglais qui désigne une forme arrondie mais brusque.
Certains aéronefs ont un fuselage au rôle crucial au niveau de la portance. L'effet de portance n'est en effet plus produit par les ailes de l'appareil, mais par le corps lui même. Cette conception trouve son utilité pour les engins spatiaux ou hypersoniques en limitant l'effet de la traînée ou la surface de friction.
D'un point de vue plus général, on peut définir le terme suivant :
En aéronautique, le facteur de charge est le rapport entre la charge totale supportée par la structure d’un appareil et le poids réel de cet appareil et de son contenu. On l’appelle également « G ».
En vol stabilisé, le facteur de charge est de 1. Lorsqu’un appareil effectue un virage ou sort d’un piqué, le facteur de charge augmente. Par exemple, un avion dans un virage horizontal avec un angle d’inclinaison de 60 degrés est soumis à un facteur de charge de 2. Dans ce cas, la structure de l’appareil doit supporter deux fois le poids de l’avion, et logiquement le pilote doit augmenter l’assiette de l’appareil pour produire d'avantage de portance.
Formule : nz = 1 / cos(phi)
La recherche actuelle place sous le cockpit d'un avion un dispositif de LIDAR pour traquer les turbulences. L'intérêt est à terme de pouvoir actionner des spoilers (ou déporteurs, qui sont des surfaces mobiles sur chaque aile permettant d'aider les ailerons pour des manoeuvres rapides sur le roulis de l'avion) lorsqu'une turbulence importante sera détectée --> + de confort pour les passagers et - de nuisances sonores!