L’aviateur automatique, également appelé pilote automatique, ou autohelmsman, gadget permettant de contrôler un avion ou un autre véhicule sans avoir recours à une intervention humaine constante. Les premiers pilotes automatiques ne pouvaient faire plus que maintenir un avion en vol direct et en palier en contrôlant les mouvements de tangage, de lacet et de roulis ; et ils sont encore utilisés habituellement pour soulager l’aviateur pendant les voyages de routine. Les pilotes automatiques contemporains peuvent toutefois exécuter des manœuvres compliquées ou des programmes de vol de ligne, amener l’avion en stratégie et obtenir des trajectoires, ou rendre possible le contrôle d’un avion intrinsèquement volatile (comme certains avions supersoniques) ainsi que ceux capables de décoller et d’atterrir directement. Les pilotes automatiques peuvent également être utilisés pour guider des navires de surface, des sous-marins, des torpilles, des missiles, des fusées et des engins spatiaux. Les pilotes automatiques se composent de 4 éléments importants : (1) une source d’instructions de pilotage (comme un système d’assistance informatisé ou un récepteur radio), (2) des détecteurs de mouvement et de position (comme des gyroscopes, des accéléromètres, des altimètres et des indicateurs de vitesse), (3) un ordinateur pour comparer les directives spécifiques du programme d’assistance avec la position et le mouvement réels de l’avion, et (4) des servomoteurs qui actionnent les moteurs et les surfaces de contrôle de l’appareil pour modifier son vol en ligne lorsque des modifications ou des changements sont nécessaires. Les pilotes automatiques des aéronefs pilotés sont conçus comme des systèmes à sécurité intégrée, c’est-à-dire qu’aucun dysfonctionnement de l’aviateur automatique ne peut empêcher l’utilisation efficace de la commande manuelle. Les accélérations excessives sont empêchées par l’aviateur automatique grâce à ses nombreuses boucles de rétroaction. La stratégie et l’atterrissage automatiques utilisent des faisceaux de fours à micro-ondes qui sont dirigés depuis la piste et captés à bord de l’avion par des récepteurs appropriés. Utilisées à bord des vaisseaux spatiaux, les techniques automatisées de stabilisation et de contrôle de l’esprit compensent les petites perturbations causées par les micrométéorites, le stress dû aux radiations de votre Soleil et les problèmes mineurs des champs gravitationnels des corps planétaires proches. Plutôt que les surfaces de contrôle aérodynamiques utilisées par les automobiles dans l’atmosphère terrestre, les pilotes automatisés des vaisseaux spatiaux contrôlent l’orientation au moyen de jets de gestion de la réponse, d’électro-aimants peu sensibles aux champs magnétiques planétaires ou de gyroscopes. Un avion en vol non accéléré rectiligne a quatre causes qui agissent sur lui. (En vol de ligne convergent, en plongée ou en montée, pilote d’avion des causes supplémentaires entrent en jeu). Ces causes sont la portance, une force ascendante, la traction, une force de ralentissement due à la résistance à l’élévation et au frottement de l’avion qui se déplace dans l’air, le poids du corps, l’effet descendant de la gravité autour de l’avion, et la poussée, la force d’avance fournie par le système de propulsion (ou, dans le cas d’un avion non motorisé, par l’utilisation de la gravité pour transformer l’altitude en vitesse). La traînée et le poids sont des composantes inhérentes à tout objet, tel qu’un avion. La portance et la poussée sont des composantes créées artificiellement et conçues pour permettre à un avion de se déplacer. Pour connaître la portance, il faut d’abord comprendre le profil aérodynamique, qui est en fait une structure conçue pour obtenir une réponse sur sa surface de la part de l’air qu’elle traverse. Les premiers profils n’avaient généralement rien de plus qu’une surface supérieure plutôt incurvée et une surface inférieure plate. Au fil des ans, les profils aérodynamiques ont déjà été adaptés pour répondre à l’évolution des besoins. À partir des années 1920, les profils étaient généralement dotés d’une surface supérieure arrondie, la meilleure hauteur étant atteinte dans le premier tiers de la corde (taille). Au fil du temps, les surfaces supérieure et inférieure ont été plus ou moins courbées, et la zone la plus épaisse du profil s’est progressivement déplacée vers l’arrière. Avec l’augmentation de la vitesse, il est apparu clairement que le passage de l’atmosphère sur la surface devait être vraiment lisse, ce qui a été obtenu par le profil à flux laminaire, dans lequel la cambrure était plus en arrière que ce que l’exercice contemporain exigeait. Les avions supersoniques ont nécessité des changements beaucoup plus radicaux dans la forme des profils, certains perdant la rondeur précédemment associée à l’aile et présentant une forme à deux bords.