Dans un premier temps, on considèrera que toutes ces forces se trouvent appliquées en un même point, le même que le poids : le centre de gravité du planeur.

Nous avons donc tous les ingrédient pour représenter ce qui fait marcher un planeur : il n'y a plus qu'à voler !

La nécessité "d'avancer"

   La portance, pour sa plus grande partie, dépend de la forme du profil, càd la forme de l'aile en coupe. Il existe des centaines de profils différents, chacun possédant ses qualités de trainée (Cx) et de portance (Cz). Il y en a pour tous les usage : certains favorisent le vol lent, d'autres le vol rapide. Tout dépend de ce que l'on recherche, mais nous n'en sommes pas là. On remarquera que la plupart ont cependant un point commun : ils possèdent un coté plus "bombé" que l'autre.

   Comment fournissent-ils donc cette "portance" ? On a l'habitude de l'expliquer ainsi. Monsieur Bernouilli a établi une relation qui peut être résumée par : pour un fluide à flux constant, quand la vitesse augmente, la pression diminue. Et inversement.
   Le rapport avec la choucroute ?! Prenons (en coupe) deux copines particules d'air, qui arrive en même temps sur le bord d'attaque de l'aile (à gauche sur l'image), et se séparent, l'une passant au dessus de l'aile (l'extrados), l'autre en dessous (l'intrados). La vitesse du planeur étant constante, le "flux d'air" que reçoit le profil est constant dans le temps. Les deux copines vont devoir vivre des aventures fort différentes avant d'arriver au bord de fuite (à gauche sur l'image) pôur qu'il y ait effectivement portance. Celle qui est passée à l'extrados, plus bombé, doit parcourir plus de chemin que l'autre, et ce contournement plus important conduit à des vitesses locales plus importantes. A l'intrados, le contournement étant moins violent, la surpression n'est pas aussi importante.
   En imaginant un mouvement d'ensemble de toutes les particules d'air (dont les "couches" sont représentée sur l'image par des trait rouges), on voit que le fluide à l'extrados va "globalement plus vite" qu'à l'intrados.
   Et c'est là que monsieur Bernouilli nous dit "puisque le fluide à l'extrados va globalement plus vite, il rêgne une "dépression" à l'extrados". Non pas que la pression (absolue) soit négative, mais la pression est plus faible à l'extrados que dans l'air ambiant. D'où, par commodité, en prenant une nouvelle échelle de pression qui ait pour zéro la pression athmosphérique, une pression (relative) "négative". Symétriquement, il existe à l'intrados une "surpression" par rapport à l'extrados.
   On se retrouve donc avec à l'intrados une surpression qui va "supporter" l'aile, et surtout a l'extrados une dépression qui va "sucer" l'aile vers le haut. Donc globalement on constate l'existence de quelques chose qui "tire l'aile vers le haut", que l'on modélise par un force, la fameuse portance. Il est important de noter que l'extrados fournis la plus grosse partie de la portance (au moins les 3/4) : c'est pour cela que l'on pose le plus souvent les commandes d'ailerons à l'intrados (quand le coté pratique le permet...), et que l'on veille particulièrement au respect de la forme et de la propreté de l'extrados !

   Voilà ce que je peux vous dire sur la portance, je n'en sais pas beaucoup plus sur le "pourquoi" de la chose. Ce modèle, certainement simpliste, ne me paraît pas faux (il n'est pas de moi !!), et permet au moins de comprendre le principe. Il existe aprés plein de grandeurs qui permettent de décrire ce qui se passe, mais qui je trouve n'explique pas plus le "pourquoi".

   Nous avons donc vu que la portance vient du fait que deux groupes de copines de particules d'air se "tirent la bourre" à l'extrados et à l'intrados. Mais elles arrivent toutes au bord d'attaque avec les "même chances", puisqu'elle ont toutes la même vitesse. Et l'on arrive au but de ce paragraphe. Pour qu'elles aient de la vitesse, il y a deux solutions : soit vous fixez votre aile, et vous envoyez les dites particules d'air dessus, c'est ce que l'on fait dans une soufflerie, soit vous fixez les particule d'air, et vous faites avancer l'aile (et ses accessoires tant qu'à faire : fuselage, stabilisateur...). Finalement, c'est exactement la même chose, seul change le point de vue.
   On voit donc bien que portance et vitesse sont intimement liés. En grandeur, on dit même que " la vitesse c'est la vie". Un planeur vole donc avant tout parce qu'il avance par rapport à la masse d'air dans la quelle il se trouve. Que celle ci soit fixe (vent absent), ou en mouvement, les impératifs de déplacement relativement à la masse d'air sont les mêmes. Seul change la vitesse par rapport au sol, et donc les impressions visuelle que nous avons nous, qui restons sur terre.

   Il existe une autre grandeur dont dépend la portance, il s'agit de l'angle avec lequel les filets d'air arrivent sur le bord d'attaque, que l'on appelle aussi incidence. Grossièrement, on peut dire que celui-ci varie dans les conditions usuelles de +10° à -5°. En dehors de cette fourchette, la plupart des planeurs ne vole plus... A une vitesse donnée, augmenter l'incidence augmente la portance, mais attention, augmente aussi la trainée ! Mais nous y reviendront plus tard...

Voici donc où nous en sommes : un planeur, dont l'aile possède une certaine géométrie et un certain profil, vole parce que son aile "porte". Et la portance apparait puis que le planeur avance par rapport à l'air qui l'entoure, à la bonne incidence.

Passons donc au problème suivant :

Pourquoi un planeur avance-t-il.

   Jusqu'ici, on s'est surtout préoccupé de la portance, qui, dirigée vers le haut, tend à compenser le poids de la bête. Mais rappelez vous, nous ne vivons pas dans un monde parfait, et un planeur est victime de sa traînée, qui agit comme un "frein" sur le planeur. Et cette force est qui plus est dirigée vers l'arrière, càd s'opposant à l'avancement du planeur, et dépend du carré de la vitesse. Donc à priori, tout s'oppose à ce que notre pauvre planeur avance, ce d'autant plus qu'il essaye d'accélérer.

   Mais là encore, il va falloir tenir compte de la traînée. Sans la trainée, et la portance compensant exactement le poids, le planeur idéal serait un système conservatif (la somme des force étant nulle, le travail de la résultante est nulle !). Il suffirait alors de placer, par un quelconque moyen, le planeur à une altitude et une vitesse données, et le vol ne s'arrèterait plus : en perdant de l'altitude (par un moyen qui nous importe peu...) on pourrait gagner de l'énergie cinétique, càd de la vitesse, pour à tout moment retrouver cette altitude et cette vitesse. C'est là l'intérêt entier du vol à voile qui en prendrait un sérieux coup...
   Mais dans notre cas, loin d'être idéal, les frottements "travaillent", càd qu'il consomme de l'énergie en quelque sorte. Le planeur n'est plus alors un système conservatif, et son énergie totale diminue inexorablement sans aide extérieure. Mais examinons des cas pratiques.

   Dans un premier temps, on décide, par un quelconque moyen, de ne plus perdre d'altitude : en fait, on fixe l'énergie potentielle. Les frottements consommants de l'énergie, il vont la prendre là où ils peuvent : seule l'énergie cinétique est disponible. Ponctionnée en continu, celle ci diminue, c'est à dire que la vitesse diminue. Or on a montrer que la portance à besoin de vitesse pour exister. On diminue donc la portance, et à force le planeur ne va plus voler, n'ayant plus sa vitesse.
En fait, le moyen pratique pour arriver à cette situation n'est pas si quelconque que ça : pour que la portance reste suffisante, on "remplace" la vitesse par plus d'incidence (voir plus haut). Mais le problème, c'est que l'on augmente aussi la trainée, et la vitesse diminue encore plus vite ! Dans tous les cas, on arrive à une situation dans laquelle l'aile ne fait plus le travail qu'on lui demande, porter, et le planeur ne peut plus voler : c'est le décrochage, dont il sera question plus tard. Une fois l'incidence limite atteinte, la portance "disparait" d'un seul coup, et le planeur semble tomber. Bref, ça n'est pas la solution pour voler...

   Dans un second temps, on recherche la situation précedente : un vol en ligne droite, à vitesse constante, càd à énergie cinétique constante. Et l'on refait le même raisonnement : les frottements consomment de l'énergie, il vont la prendre là où ils peuvent : seule l'énergie potentielle est disponible. Ainsi sans cesse avalée, celle ci diminue, c'est à dire que l'altitude nécessairement diminue. Par contre rien ne s'oppose à ce que le planeur continue de voler si ce n'est une rencontre inopinée avec le sol... Finalement, l'air de rien, on a retrouvé le fait que pour voler, un planeur descend necessairement.

   Alors, êtes-vous convaincus qu'un planeur peut voler par ses propres moyens ? Enfin du moins qu'il peut "porter" de la même façon qu'un avion.
   Ma préférence pour la seconde explication, qui à première vue est plus compliquée, s'explique par le fait que l'on peut représenter le planeur par un système non conservatif, mais où il peut y avoir échange, moyennant une taxe payée à la trainée, entre énergie potentielle et énergie cinétique. On peut alors étendre son raisonnement à tout le domaine de vol !! En fait c'est le couple altitude/vitesse qui constitue le reservoir énergétique du planeur, comme le sont les cuves a kérozène d'un airbus... et de même, ce réservoir se vide au fur et à mesure, et nécessite de temps en temps un plein.
   Pour un planeur, le plus rentable est de remplir par la valve "altitude" le dit réservoir, car les frottements sont à notre échelle indépendants de l'altitude. Si l'on fournissait beaucoup de vitesse au planeur, on augmenterait encore plus la traînée, grande "gacheuse" d'énergie. De plus, en pratique, on préfère donc envoyer les planeur haut, grâce à un treuil ou un remorqueur, la seule limite étant la visibilité, que (très) vite à partir du sol, les contraintes mécaniques étant trop importantes pour obtenir les même résultats.
Donc vive l'altitude !!

   Tout ceci ne brille pas forcément par la rigueur la plus totale, mais il me semble que cela se défende aisément.