Un Spitfire construit en 1945 montre son aile elliptique droite

L’envergure et la surface d’une aile sont toutes deux importantes pour les caractéristiques de portance. Ils sont liés par le rapport d’aspect, qui est le rapport de l’envergure, mesurée de pointe en pointe, à la corde moyenne, mesurée du bord d’attaque au bord de fuite.

L’efficacité aérodynamique d’une aile est décrite par son rapport portance/traînée, une aile offrant une portance élevée pour une faible traînée étant la plus efficace. Un rapport d’aspect plus élevé donne un rapport portance / traînée plus élevé et est donc plus efficace.

La traînée d’une aile se compose de deux composantes, la traînée induite, qui est liée à la production de portance, et la traînée de profil, en grande partie due au frottement de la peau qui est contribué par toute la surface de l’aile. Il est donc souhaitable qu’une aile présente la moindre surface compatible avec les caractéristiques de portance souhaitées. Ceci est mieux réalisé avec un rapport d’aspect élevé, et les types hautes performances ont souvent ce type d’aile.

Mais d’autres considérations telles que la légèreté, la rigidité structurelle, la manœuvrabilité, la manutention au sol, etc. bénéficient souvent d’une envergure plus courte et, par conséquent, d’une voilure moins efficace. Les petits avions d’aviation générale à basse altitude ont généralement des rapports d’aspect de six ou sept; les avions de ligne de 12 ou plus; et les planeurs à haute performance de 30 ou plus.

À des vitesses supérieures au nombre de Mach critique, le flux d’air commence à devenir transsonique, le flux d’air local provoquant à certains endroits la formation de petites ondes de choc sonores. Cela conduit rapidement au décrochage du choc, provoquant une augmentation rapide de la traînée. Les ailes des engins subsoniques rapides tels que les avions de ligne à réaction ont tendance à être balayées afin de retarder l’apparition de ces ondes de choc.

En théorie, la traînée induite est à son minimum lorsque la distribution de portance en envergure est elliptique. Un certain nombre de facteurs influencent cependant la traînée induite et, en pratique, une aile de forme elliptique, comme celle du chasseur Supermarine Spitfire de la Seconde Guerre mondiale, n’est pas nécessairement la plus efficace. Les ailes des avions de ligne à réaction, hautement optimisées pour leur efficacité, sont loin d’être de forme elliptique.

Le rapport de l’accord de pointe à l’accord de racine est appelé rapport de conicité. La conicité a pour effet souhaitable de réduire la contrainte de flexion de la racine en déplaçant la portance à l’intérieur, mais certains concepteurs réputés, dont John Thorp et Karl Bergey, ont soutenu qu’une forme de plan rectangulaire non plaquée est la meilleure pour les avions de moins de 6 000 livres de poids brut.