Le pilote automatique, également appelé autopilote, ou autohelmsman, pilote d’avion gadget permettant de gérer un avion ou un autre véhicule sans intervention humaine permanente. Les premiers pilotes automatiques pouvaient au maximum maintenir un avion en vol rectiligne et horizontal en gérant les mouvements de tangage, de lacet et de roulis ; ils sont néanmoins utilisés habituellement pour soulager l’aviateur pendant la croisière de routine. Les pilotes automatiques contemporains peuvent toutefois exécuter des manœuvres ou des programmes de vol compliqués, amener les avions sur des trajectoires d’approche et d’atterrissage, ou rendre possible le contrôle d’avions intrinsèquement volatils (comme certains avions supersoniques) et de ceux capables de décoller et d’obtenir des positions verticales. Les pilotes automatiques peuvent également être utilisés pour diriger des navires de surface, des sous-marins, des torpilles, des missiles, des fusées et des engins spatiaux. Les pilotes automatiques d’aéronefs comprennent quatre éléments importants : (1) une source de commandes de direction (comme un système de guidage informatisé ou peut-être un récepteur stéréo), (2) des détecteurs de mouvement et de position (comme des gyroscopes, des accéléromètres, des altimètres et des indicateurs de vitesse), (3) un ordinateur pour évaluer les directives spécifiques au sein du programme de guidage avec la place et le mouvement réels de l’avion, et (4) des servomoteurs qui actionnent les moteurs et les zones de contrôle de l’appareil pour modifier son vol en ligne lorsque des modifications sont nécessaires. Les pilotes automatiques pour les aéronefs pilotés sont conçus comme une sécurité à court terme, c’est-à-dire qu’aucune défaillance du pilote automatique ne peut être autorisée pour éviter l’emploi efficace de la commande manuelle. Les accélérations extrêmes sont évitées par le pilote automatique grâce à ses nombreuses boucles de rétroaction. L’approche et l’atterrissage automatiques utilisent des faisceaux de 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 automatiques de stabilisation et de contrôle de l’attitude compensent les perturbations mineures causées par les micrométéorites, la pression de radiation du Soleil et les petites irrégularités dans les zones gravitationnelles des corps planétaires proches. Au lieu des zones de contrôle lisses utilisées par les véhicules dans l’atmosphère terrestre, les pilotes d’avions automatisés sur les vaisseaux spatiaux gèrent l’orientation au moyen de jets de contrôle de réaction, d’électroaimants qui se couplent aux zones magnétiques planétaires ou de gyroscopes. Un avion en vol rectiligne non accéléré a 4 causes qui agissent sur lui. (En vol de ligne en virage, en piqué ou en montée, des forces supplémentaires entrent en jeu). Ces causes sont la sustentation, une pression agissant vers le haut ; la traînée, une force de ralentissement due à la résistance à la sustentation et au frottement de l’avion qui se déplace dans l’atmosphère ; le poids du corps, l’effet descendant de la gravité sur l’avion ; et la poussée, la pression agissant vers l’avant fournie par le programme de propulsion (ou, dans le cas d’un avion non motorisé, par l’utilisation de la gravité pour transformer l’altitude en vitesse). La traction et le poids du corps sont des éléments inhérents à tout objet, y compris un avion. La portance et la poussée sont des éléments développés artificiellement et conçus pour permettre à un avion de se déplacer. Pour comprendre la portance, il faut d’abord connaître un profil aérodynamique, qui est en fait un cadre conçu pour obtenir une réaction sur sa surface de l’atmosphère dans laquelle il se déplace. Les premiers profils aérodynamiques n’avaient généralement rien de plus qu’une surface supérieure plutôt incurvée et une surface inférieure plane. Au fil des ans, les profils aérodynamiques ont été adaptés pour répondre à des besoins en constante évolution. Dans les années 1920, les profils aérodynamiques avaient généralement une surface supérieure incurvée, la meilleure hauteur étant obtenue dans le premier tiers de la corde (largeur). Avec le temps, les surfaces inférieure et supérieure 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’air sur la surface devait être vraiment régulier, ce qui a été réalisé par le profil à flux laminaire, dont la cambrure était plus en arrière que ne l’exigeait l’exercice moderne. Les avions supersoniques ont nécessité des modifications encore plus extrêmes de la forme des profils, certains abandonnant l’arrondi autrefois lié à l’aile et adoptant une forme à double arête.