Aileron

Un aileron (en français pour « petite aile » ou « dérive ») est une surface de contrôle de vol articulée faisant généralement partie du bord de fuite de chaque aile d'un avion à voilure fixe . Les ailerons sont utilisés par paires pour contrôler l'avion en roulis (ou mouvement autour de l' axe longitudinal de l'avion ), ce qui entraîne normalement un changement de trajectoire de vol en raison de l'inclinaison du vecteur de portance . Le mouvement autour de cet axe est appelé « roulis » ou « inclinaison ».

L'invention de l'aileron est l'objet d'une controverse considérable. Les frères Wright et Glenn Curtiss se sont livrés une bataille juridique de plusieurs années au sujet du brevet Wright de 1906, qui décrivait une méthode de déformation des ailes pour obtenir un contrôle latéral. Les frères ont gagné dans plusieurs décisions judiciaires qui ont conclu que l'utilisation d'ailerons par Curtiss violait le brevet Wright. Finalement, la Première Guerre mondiale a obligé le gouvernement américain à légiférer sur une résolution juridique. Un concept d'aileron beaucoup plus ancien a été breveté en 1868 par le scientifique britannique Matthew Piers Watt Boulton , sur la base de son article de 1864 On Aërial Locomotion .

Le nom « aileron », qui signifie « petite aile » en français, désigne également les extrémités des ailes d'un oiseau utilisées pour contrôler son vol. Il apparaît pour la première fois dans la 7e édition du Dictionnaire français-anglais de Cassell de 1877, avec sa signification principale de « petite aile ». Dans le contexte des avions à moteur, il apparaît dans la presse vers 1908. Avant cela, les ailerons étaient souvent appelés gouvernails , leur aîné technique, sans distinction entre leurs orientations et leurs fonctions, ou plus descriptivement gouvernails horizontaux . Parmi les premières utilisations imprimées du terme « aileron » dans l'aéronautique, on trouve celle de la revue d'aviation française L'Aérophile de 1908.

Les ailerons avaient plus ou moins complètement supplanté d'autres formes de contrôle latéral, comme le gauchissement des ailes , vers 1915, bien après que la fonction des commandes de vol du gouvernail et de l'élévateur ait été largement standardisée. Bien qu'il y ait eu auparavant de nombreuses revendications contradictoires sur le premier inventeur de l'aileron et sa fonction, à savoir le contrôle latéral ou le roulis, le dispositif de contrôle de vol a été inventé et décrit par le scientifique et métaphysicien britannique Matthew Piers Watt Boulton dans son article de 1864 On Aërial Locomotion . Il a été le premier à breveter un système de contrôle des ailerons en 1868.

La description de Boulton de son système de contrôle latéral de vol était « le premier enregistrement dont nous disposons de l'appréciation de la nécessité d'un contrôle latéral actif par opposition à [la stabilité latérale passive]... Avec cette invention de Boulton, nous avons la naissance de la méthode actuelle de contrôle aérien à trois couples », comme l'a loué Charles Manly . Ceci a également été approuvé par CH Gibbs-Smith. Le brevet britannique de Boulton, n° 392 de 1868, délivré environ 35 ans avant que les ailerons ne soient « réinventés » en France, a été oublié et perdu de vue jusqu'à ce que le dispositif de contrôle de vol soit d'usage général. Gibbs-Smith a déclaré à plusieurs reprises que si le brevet Boulton avait été révélé au moment des dépôts juridiques des frères Wright , ils n'auraient peut-être pas pu revendiquer la priorité de l'invention pour le contrôle latéral des machines volantes. Le fait que les frères Wright aient pu obtenir un brevet en 1906 n'invalide pas l'invention perdue et oubliée de Boulton.

Les ailerons n'ont pas été utilisés sur les avions habités jusqu'à ce qu'ils soient employés sur le planeur de Robert Esnault-Pelterie en 1904, bien qu'en 1871 un ingénieur militaire français, Charles Renard , ait construit et piloté un planeur sans pilote incorporant des ailerons de chaque côté (qu'il a appelés « winglets »), activés par un dispositif de pilotage automatique à axe unique contrôlé par pendule de style Boulton.

L'ingénieur aéronautique américain Octave Chanute publia en 1903 des descriptions et des dessins du planeur de 1902 des frères Wright dans le principal périodique d'aviation de l'époque, L'Aérophile . Cela incita Esnault-Pelterie, un ingénieur militaire français, à construire en 1904 un planeur de style Wright qui utilisait des ailerons au lieu du gauchissement des ailes . Le journal français L'Aérophile publia ensuite des photos des ailerons du planeur d'Esnault-Pelterie qui furent incluses dans son article de juin 1905, et ses ailerons furent largement copiés par la suite.

En 1902, les frères Wright utilisèrent le gauchissement des ailes au lieu des ailerons pour contrôler le roulis de leur planeur, et vers 1904, leur Flyer II fut le seul avion de son époque capable d'effectuer un virage en inclinaison coordonné. Au cours des premières années de vol motorisé, les Wright avaient un meilleur contrôle du roulis sur leurs conceptions que les avions qui utilisaient des surfaces mobiles. À partir de 1908, à mesure que les conceptions des ailerons étaient affinées, il devint évident que les ailerons étaient beaucoup plus efficaces et pratiques que le gauchissement des ailes. Les ailerons avaient également l'avantage de ne pas affaiblir la structure de l'aile de l'avion comme le faisait la technique du gauchissement des ailes, ce qui fut l'une des raisons pour lesquelles Esnault-Pelterie décida de passer aux ailerons.

En 1911, la plupart des biplans utilisaient des ailerons plutôt que des ailes gauchies. En 1915, les ailerons étaient également devenus presque universels sur les monoplans. Le gouvernement américain, frustré par le manque d'avancées aéronautiques de son pays dans les années précédant la Première Guerre mondiale , a imposé un pool de brevets mettant ainsi fin à la guerre des brevets des frères Wright . La société Wright a discrètement changé ses commandes de vol d'avion en passant du gauchissement des ailes à l'utilisation d'ailerons à cette époque également.

Parmi les autres sociétés que l’on pensait avoir été les premières à introduire les ailerons, on trouve :

• L'Américain John J. Montgomery a installé des volets de bord de fuite à ressort sur son deuxième planeur (1885) : ceux-ci étaient actionnés par le pilote comme des ailerons. En 1886, son troisième planeur utilisait la rotation de l'aile entière plutôt que seulement une partie du bord de fuite pour contrôler le roulis. Selon ses propres dires, tous ces changements, en plus de l'utilisation d'un ascenseur pour le contrôle du tangage, ont permis « un contrôle total de la machine dans le vent, l'empêchant de se renverser ».
• Le Néo-Zélandais Richard Pearse aurait effectué un vol motorisé dans un monoplan équipé de petits ailerons dès 1902, mais ses affirmations sont controversées – et parfois incohérentes – et, même selon ses propres rapports, ses avions n'étaient pas bien contrôlés.

• En 1906, le 14-bis d' Alberto Santos-Dumont fut l'un des premiers (sinon le premier) avions à moteur équipés d'ailerons à voler, car il fut modifié pour avoir ajouté des ailerons interplans de forme octogonale dans ses baies d'ailes les plus extérieures le 12 novembre de cette année-là pour ses dernières séances de vol sur le terrain du château de Bagatelle ; mais ces surfaces de contrôle de roulis n'étaient pas de véritables ailerons de « bord de fuite » articulés directement sur la structure des panneaux d'aile - pour le 14-bis, ceux-ci étaient plutôt pivotés autour d'un axe horizontal centré sur les entretoises interplans extérieures avant et dépassaient les bords d'attaque des ailes - on dit qu'ils ressemblaient beaucoup à ceux du planeur biplan de Robert Esnault-Pelterie de 1904.
• Le 18 mai 1908, l'ingénieur et concepteur d'avions Frederick Baldwin , membre de l' Aerial Experiment Association dirigée par Alexander Graham Bell , fit voler son premier avion à ailerons contrôlés, l' AEA White Wing , qui fut plus tard copié par le pionnier de l'aéronautique américain Glenn Curtiss la même année, avec l' AEA June Bug .
• Les ailerons de Henry Farman sur son Farman III de 1909 furent les premiers à ressembler aux ailerons des avions modernes car ils étaient directement articulés sur la structure plane de l'aile, et étaient donc considérés comme ayant une prétention raisonnable à être l'ancêtre de l'aileron moderne.
• Les ailerons d'extrémité d'aile ont également été utilisés sur le Blériot VIII contemporain - le premier avion en état de vol connu à utiliser le joystick et la barre de direction, forme pionnière des commandes de vol modernes propulseur Curtiss modèle D de 1911 avait des ailerons interplans rectangulaires dans le sens de l'envergure de nature similaire à ceux de la forme finale du Santos-Dumont 14-bis , mais montés sur et pivotant à partir des entretoises interplans arrière extérieures à la place.
• Un autre concurrent très tardif était l'Américain William Whitney Christmas , qui prétendait avoir inventé l'aileron dans le brevet de 1914 pour ce qui allait devenir le Christmas Bullet qui fut construit en 1918. Les deux prototypes du « Bullet » se sont écrasés lors de leurs premiers « vols » lorsque leurs ailes se sont cassées en vol à cause d' un flottement résultant d'un manque de renfort délibéré.

L'avocat des frères Wright, Henry Toulmin, a déposé une demande de brevet détaillée et le 22 mai 1906, les frères ont obtenu le brevet américain 821393. L'importance du brevet résidait dans sa revendication d'une méthode nouvelle et utile de contrôle d'un avion. La demande de brevet comprenait la revendication du contrôle latéral du vol de l'avion qui ne se limitait pas au gauchissement des ailes, mais à toute manipulation des « ...relations angulaires des marges latérales des avions [ailes] .... variées dans des directions opposées ». Ainsi, le brevet stipulait explicitement que d'autres méthodes que le gauchissement des ailes pouvaient être utilisées pour ajuster les parties extérieures des ailes d'un avion à différents angles sur ses côtés droit et gauche pour obtenir un contrôle du roulis latéral. John J. Montgomery a obtenu le brevet américain 831173 presque au même moment pour ses méthodes de gauchissement des ailes. Le brevet des frères Wright et celui de Montgomery ont tous deux été examinés et approuvés par le même examinateur de brevets à l'Office des brevets des États-Unis, William Townsend. À l’époque, Townsend a indiqué que les deux méthodes de gauchissement des ailes avaient été inventées indépendamment et étaient suffisamment différentes pour justifier chacune l’octroi de leur propre brevet.

Plusieurs décisions judiciaires américaines ont favorisé le brevet étendu de Wright, que les frères Wright ont cherché à faire respecter en payant des droits de licence à partir de 1 000 $ par avion, et pouvant atteindre 1 000 $ par jour. Selon Louis S. Casey, ancien conservateur du Smithsonian Air & Space Museum de Washington, DC, et d'autres chercheurs, en raison du brevet qu'ils avaient reçu, les frères Wright étaient fermement convaincus que tous les vols utilisant le contrôle du roulis latéral, où que ce soit dans le monde, ne seraient effectués que sous licence de leur part.

Les frères Wright se retrouvèrent ensuite impliqués dans de nombreux procès intentés contre des constructeurs d'avions qui utilisaient des commandes de vol latérales, et furent par conséquent accusés d'avoir joué « ... un rôle majeur dans le manque de croissance et de concurrence de l'industrie aéronautique aux États-Unis par rapport à d'autres nations comme l'Allemagne avant et pendant la Première Guerre mondiale ». Des années de conflits juridiques prolongés s'ensuivirent avec de nombreux autres constructeurs d'avions jusqu'à ce que les États-Unis entrent dans la Première Guerre mondiale, lorsque le gouvernement imposa un accord législatif entre les parties qui aboutit à des paiements de redevances de 1 % aux frères Wright.

Il existe encore aujourd'hui des affirmations contradictoires sur l'inventeur de l'aileron. D'autres ingénieurs et scientifiques du XIXe siècle, dont Charles Renard , Alphonse Pénaud et Louis Mouillard , avaient décrit des surfaces de contrôle de vol similaires. Une autre technique de contrôle de vol latéral, le gauchissement des ailes , a également été décrite ou expérimentée par plusieurs personnes, dont Jean-Marie Le Bris , John Montgomery , Clément Ader , Edson Gallaudet , DD Wells et Hugo Mattullath. L'historien de l'aviation CH Gibbs-Smith a écrit que l'aileron était « ... l'une des inventions les plus remarquables... de l'histoire de l'aéronautique, qui a été immédiatement perdue de vue ».

En 1906, les frères Wright obtinrent un brevet non pas pour l'invention d'un avion (qui existait depuis plusieurs décennies sous la forme de planeurs) mais pour l'invention d'un système de contrôle aérodynamique qui manipulait les surfaces d'une machine volante, y compris le contrôle de vol latéral, bien que des gouvernails , des ascenseurs et des ailerons aient déjà été inventés.

Les paires d'ailerons sont généralement interconnectées de sorte que lorsque l'un est déplacé vers le bas, l'autre est déplacé vers le haut : l'aileron descendant augmente la portance de son aile tandis que l'aileron ascendant réduit la portance de son aile, produisant un moment de roulis (également appelé « inclinaison ») autour de l'axe longitudinal de l'avion (qui s'étend du nez à la queue d'un avion). Les ailerons sont généralement situés près de l' extrémité de l'aile , mais peuvent parfois également être situés plus près de la racine de l'aile . Les avions de ligne modernes peuvent également avoir une deuxième paire d'ailerons sur leurs ailes, les deux positions étant distinguées par les termes « aileron extérieur » et « aileron intérieur ».

Un effet secondaire indésirable du fonctionnement des ailerons est le lacet inverse , un moment de lacet dans la direction opposée au roulis. L'utilisation des ailerons pour faire rouler un avion vers la droite produit un mouvement de lacet vers la gauche. Lorsque l'avion roule, le lacet inverse est causé en partie par le changement de traînée entre l'aile gauche et l'aile droite. L'aile montante génère une portance accrue, ce qui entraîne une traînée induite accrue. L'aile descendante génère une portance réduite, ce qui entraîne une traînée induite réduite. La traînée de profil causée par les ailerons déviés peut encore accentuer la différence, ainsi que les changements dans les vecteurs de portance lorsque l'une tourne vers l'arrière tandis que l'autre tourne vers l'avant.

Dans un virage coordonné , le lacet inverse est compensé efficacement par l'utilisation du gouvernail , ce qui entraîne une force latérale sur la queue verticale qui s'oppose au lacet inverse en créant un moment de lacet favorable. Une autre méthode de compensation est celle des « ailerons différentiels », qui ont été réglés de manière à ce que l'aileron descendant dévie moins que l'aile montante. Dans ce cas, le moment de lacet opposé est généré par une différence de traînée de profil entre les extrémités des ailes gauche et droite. Les ailerons frisés accentuent ce déséquilibre de traînée de profil en faisant saillie sous l'aile d'un aileron dévié vers le haut, le plus souvent en étant articulés légèrement derrière le bord d'attaque et près du bas de la surface, la section inférieure du bord d'attaque de la surface de l'aileron faisant saillie légèrement sous la surface inférieure de l'aile lorsque l'aileron est dévié vers le haut, augmentant considérablement la traînée de profil de ce côté. Les ailerons peuvent également être conçus pour utiliser une combinaison de ces méthodes.

Avec les ailerons en position neutre, l'aile à l'extérieur du virage développe plus de portance que l'aile opposée en raison de la variation de vitesse sur l'envergure de l'aile, ce qui tend à faire continuer le roulis de l'avion. Une fois que l' angle d'inclinaison souhaité (degré de rotation autour de l'axe longitudinal) a été obtenu, le pilote utilise l'aileron opposé pour empêcher l'angle d'inclinaison d'augmenter en raison de cette variation de portance sur l'envergure de l'aile. Cette utilisation mineure opposée de la commande doit être maintenue tout au long du virage. Le pilote utilise également une légère quantité de gouvernail dans la même direction que le virage pour contrer le lacet inverse et pour produire un virage « coordonné » dans lequel le fuselage est parallèle à la trajectoire de vol. Une simple jauge sur le tableau de bord appelée indicateur de glissement , également connu sous le nom de « la boule », indique quand cette coordination est atteinte.

En particulier sur les avions plus gros ou plus rapides, les forces de contrôle peuvent être extrêmement lourdes. Empruntant une découverte des bateaux selon laquelle l'extension de la surface de contrôle en avant de la charnière allège les forces nécessaires, cette découverte est apparue pour la première fois sur les ailerons pendant la Première Guerre mondiale, lorsque les ailerons ont été étendus au-delà de l'extrémité de l'aile et dotés d'une corne en avant de la charnière. Connus sous le nom d'ailerons en porte-à-faux, les exemples les plus connus sont probablement le Handley Page Type O (premier vol le 17 décembre 1915), le Sopwith Snipe , le Fokker Dr.I et le Fokker D.VII . Des exemples ultérieurs ont aligné le contrepoids avec l'aile pour améliorer le contrôle et réduire la traînée. Cela se voit moins souvent maintenant, en raison de l'aileron de type Frise qui offre le même avantage.

Les compensateurs sont de petites sections mobiles ressemblant à des ailerons réduits situés au bord de fuite de l'aileron ou à proximité de celui-ci. Sur la plupart des avions à hélice, la rotation de l'hélice ou des hélices induit un mouvement de roulis opposé en raison de la troisième loi du mouvement de Newton , selon laquelle chaque action a une réaction égale et opposée. Pour éviter au pilote d'avoir à exercer une pression continue sur le manche dans une direction (ce qui provoque de la fatigue), des compensateurs sont fournis pour ajuster ou réduire la pression nécessaire contre tout mouvement indésirable. Le compensateur lui-même est dévié par rapport à l'aileron, ce qui entraîne le déplacement de l'aileron dans la direction opposée. Les compensateurs existent sous deux formes, réglables et fixes. Un compensateur fixe est plié manuellement à la quantité de déflexion requise, tandis que le compensateur réglable peut être contrôlé depuis le cockpit afin de pouvoir compenser différents réglages de puissance ou attitudes de vol. Certains gros avions des années 1950 (dont le Canadair Argus ) utilisaient des gouvernes flottantes que le pilote contrôlait uniquement par la déflexion des compensateurs, auquel cas des compensateurs supplémentaires étaient également fournis pour affiner le contrôle afin d'assurer un vol rectiligne et en palier.

Les piques sont des plaques métalliques plates, généralement fixées à la surface inférieure de l'aileron, devant la charnière de l'aileron, par un bras de levier. Elles réduisent la force nécessaire au pilote pour dévier l'aileron et sont souvent utilisées sur les avions de voltige . Lorsque l'aileron est dévié vers le haut, la pique produit une force aérodynamique vers le bas, qui tend à faire tourner l'ensemble de l'ensemble de manière à dévier davantage l'aileron vers le haut. La taille de la pique (et de son bras de levier) détermine la force que le pilote doit appliquer pour dévier l'aileron. Une pique fonctionne de la même manière qu'un klaxon mais est plus efficace en raison du bras de moment plus long .

Pour augmenter la vitesse à laquelle le flottement de la surface de contrôle ( flottement aéroélastique ) peut devenir un risque, le centre de gravité de la surface de contrôle est déplacé vers la ligne d'articulation de cette surface. Pour y parvenir, des poids en plomb peuvent être ajoutés à l'avant de l'aileron. Dans certains avions, la construction de l'aileron peut être trop lourde pour permettre à ce système de fonctionner sans une augmentation excessive du poids de l'aileron. Dans ce cas, le poids peut être ajouté à un bras de levier pour déplacer le poids bien en avant du corps de l'aileron. Ces poids d'équilibrage sont en forme de larme (pour réduire la traînée), ce qui les rend assez différents des piques, bien que les deux se projettent vers l'avant et sous l'aileron. En plus de réduire le risque de flottement, les équilibres de masse réduisent également les forces de manche nécessaires pour déplacer la surface de contrôle lors des manœuvres.

Certaines conceptions d'ailerons, en particulier lorsqu'elles sont montées sur des ailes en flèche, comprennent des barrières telles que des barrières d'ailes au ras de leur plan intérieur, afin de supprimer une partie de la composante d'envergure du flux d'air circulant sur le dessus de l'aile, qui tend à perturber le flux laminaire au-dessus de l'aileron, lorsqu'il est dévié vers le bas.

Utilisés avant la guerre dans l'ère des pionniers de l'aviation et dans les premières années de la Première Guerre mondiale, ces ailerons étaient chacun contrôlés par un seul câble, qui tirait l'aileron vers le haut. Lorsque l'avion était au repos, les ailerons pendaient verticalement vers le bas. Ce type d'aileron était utilisé sur le biplan Farman III 1909 et le Short 166. Une version « inversée », utilisant le gauchissement des ailes, existait sur la version ultérieure du Santos-Dumont Demoiselle , qui ne déformait que les extrémités des ailes « vers le bas ». L'un des inconvénients de cette configuration était une plus grande tendance au lacet que même avec des ailerons interconnectés de base. Au cours des années 1930, un certain nombre d'avions légers utilisaient des commandes à simple effet mais utilisaient des ressorts pour ramener les ailerons à leur position neutre lorsque le manche était relâché.

Utilisé sur le premier avion à avoir la combinaison de commandes « joystick/gouvernail » qui a directement conduit au système de contrôle de vol moderne , le Blériot VIII en 1908, certains modèles d'avions primitifs utilisaient des ailerons « d'extrémité d'aile », où l'extrémité entière de l'aile était tournée pour obtenir un contrôle de roulis en tant que surface de contrôle de roulis pivotante séparée - le June Bug de l'AEA utilisait une forme de ceux-ci, avec à la fois le Fokker V.1 allemand expérimental de 1916 et les versions antérieures du monoplan de démonstration en métal tout en duralumin Junkers J 7 les utilisant - le J 7 a conduit directement au chasseur allemand tout en métal duralumin Junkers DI de 1918, qui avait des ailerons à charnière conventionnelle. Le principal problème avec ce type d'aileron est la dangereuse tendance à décrocher s'il est utilisé de manière agressive, en particulier si l'avion est déjà en danger de décrocher, d'où son utilisation principalement sur les prototypes, et son remplacement sur les avions de production par des ailerons plus conventionnels.

L'ingénieur Leslie George Frise (1897-1979) de la Bristol Aeroplane Company a développé une forme d'aileron qui pivote à environ 25 à 30 % de sa corde et près de sa surface inférieure [1], afin de réduire les forces exercées sur le manche à mesure que les avions devenaient plus rapides au cours des années 1930. Lorsque l'aileron est dévié vers le haut (pour faire descendre son aile), le bord d'attaque de l'aileron commence à faire saillie sous le dessous de l'aile dans le flux d'air sous l'aile. Le moment du bord d'attaque dans le flux d'air aide à remonter le bord de fuite, ce qui diminue la force exercée sur le manche. L'aileron qui descend ajoute également de l'énergie à la couche limite. Le bord de l'aileron dirige le flux d'air du dessous de l'aile vers la surface supérieure de l'aileron, créant ainsi une force de portance ajoutée à la portance de l'aile. Cela réduit la déflexion nécessaire de l'aileron. Le biplan canadien Fleet Model 2 de 1930 et le populaire monoplan américain Piper J-3 Cub de 1938 étaient tous deux dotés d'ailerons frisés tels que conçus et ont contribué à les faire connaître à un large public.

L'un des avantages de l'aileron frisé est sa capacité à contrer le mouvement de lacet défavorable. Pour ce faire, le bord d'attaque de l'aileron doit être tranchant ou arrondi, ce qui ajoute une traînée importante à l'aileron relevé et contribue à contrebalancer la force de lacet créée par l'autre aileron abaissé. Cela peut ajouter un effet désagréable et non linéaire et/ou une vibration aérodynamique potentiellement dangereuse (flottement). Le moment de lacet défavorable est essentiellement contré par la stabilité du lacet de l'avion et également par l'utilisation du mouvement différentiel des ailerons.

L'aileron de type Frise forme également une fente, de sorte que l'air s'écoule en douceur sur l'aileron abaissé, ce qui le rend plus efficace à des angles d'attaque élevés. Les ailerons de type Frise peuvent également être conçus pour fonctionner de manière différentielle. Comme l'aileron différentiel, l'aileron de type Frise n'élimine pas entièrement le lacet inverse. Une application coordonnée du gouvernail est toujours nécessaire lorsque les ailerons sont appliqués.

En concevant soigneusement les liaisons mécaniques, l'aileron ascendant peut être amené à se déformer davantage que l'aileron descendant (par exemple, brevet américain 1 565 097). Cela permet de réduire la probabilité d'un décrochage de l'extrémité de l'aile lorsque les déflexions des ailerons sont effectuées à des angles d'attaque élevés. De plus, le différentiel de traînée qui en résulte réduit le lacet défavorable (comme également discuté ci-dessus). L'idée est que la perte de portance associée à l'aileron ascendant n'entraîne aucune pénalité tandis que l'augmentation de portance associée à l'aileron descendant est minimisée. Le couple de roulis sur l'avion est toujours la différence de portance entre les deux ailes. Un concepteur de de Havilland a inventé une liaison simple et pratique et leur biplan britannique classique de Havilland Tiger Moth est devenu l'un des avions les plus connus et l'un des premiers à utiliser des ailerons différentiels.

Sur les premiers avions de l'ère des pionniers , comme le Wright Flyer et les derniers Blériot XI et Etrich Taube , créés en 1909 , le contrôle latéral était effectué en tordant la partie extérieure de l'aile de manière à augmenter ou diminuer la portance en modifiant l'angle d'attaque. Cela avait pour inconvénients de solliciter la structure, d'être lourd sur les commandes et de risquer de décrocher le côté avec l'angle d'attaque accru lors d'une manœuvre. En 1916, la plupart des concepteurs avaient abandonné le gauchissement des ailes au profit des ailerons. Les chercheurs de la NASA et d'ailleurs ont réexaminé le gauchissement des ailes, bien que sous de nouveaux noms. La version de la NASA est l' aile aéroélastique active X-53 tandis que l' armée de l'air américaine a testé l' aile adaptative conforme .

Les spoilers sont des dispositifs qui, lorsqu'ils sont déployés dans le flux d'air au-dessus d'une aile, perturbent le flux d'air et réduisent la portance générée. De nombreux modèles d'avions modernes, en particulier les avions à réaction , utilisent des spoilers à la place ou en complément des ailerons, comme le F4 Phantom II et le Northrop P-61 Black Widow , qui avaient des volets presque sur toute la largeur (il y avait également de très petits ailerons conventionnels aux extrémités des ailes).

Tous les avions à dièdre possèdent une forme de couplage lacet-roulement pour favoriser la stabilité. Les avions d'entraînement courants comme les séries Cessna 152/172 peuvent être contrôlés en roulis avec la gouverne de direction seule. La gouverne de direction du Boeing 737 a plus d'autorité sur le roulis de l'avion que les ailerons à des angles d'attaque élevés. Cela a conduit à deux accidents notables lorsque la gouverne de direction s'est bloquée en position complètement déviée, provoquant des retournements (voir Problèmes de gouverne de direction du Boeing 737 ).

Certains avions, comme le Fokker Spin et les modèles réduits de planeurs, ne disposent d'aucun type de contrôle latéral. Ces avions utilisent un dièdre plus important que les avions conventionnels. La déviation du gouvernail entraîne un lacet et une portance différentielle importante de l'aile, ce qui donne un moment de roulis induit par le lacet. Ce type de système de contrôle est le plus souvent utilisé dans la famille des petits avions Flying Flea et sur les modèles plus simples de planeurs à 2 fonctions (contrôle du tangage et du lacet) ou sur les modèles réduits d'avions à moteur à 3 fonctions (contrôle du tangage, du lacet et des gaz), tels que les versions radiocommandées des modèles réduits d'avions à moteur à vol libre « Old Timer » .

• Le contrôle du transfert de poids est largement utilisé dans les deltaplanes, les deltaplanes motorisés et les avions ultralégers.
• Le vol avec commandes désactivées s'est avéré efficace dans un petit nombre d'incidents aériens.
• Vannes de régulation de réaction telles qu'utilisées dans la famille d'avions militaires Harrier .
• Gouvernail supérieur : ce dispositif a été installé sur l' avion de l'armée britannique n° 1. Il comprenait une dérive entièrement volante montée au-dessus de l'aile supérieure et pivotant autour d'un axe vertical. En fonctionnement, il appliquait une force latérale approximativement au-dessus du centre de pression, provoquant le roulis de l'appareil. La conception comportait également des ailerons entièrement volants entre les plans d'aile, mais ceux-ci ont été retirés au moment du premier vol officiel d'un avion britannique et le contrôle du roulis pendant le vol était assuré uniquement par l'utilisation du gouvernail supérieur.

• Une surface de contrôle qui combine un aileron et un volet est appelée un flaperon . Une seule surface sur chaque aile remplit les deux fonctions : utilisée comme aileron, les flaperons gauche et droit sont actionnés de manière différentielle ; lorsqu'elle est utilisée comme volet, les deux flaperons sont actionnés vers le bas. Lorsqu'un flaperon est actionné vers le bas (c'est-à-dire utilisé comme volet), il reste suffisamment de liberté de mouvement pour pouvoir continuer à utiliser la fonction d'aileron.
• Certains avions ont utilisé des spoilers à commande différentielle ou des spoilerons pour assurer le roulis au lieu des ailerons conventionnels. L'avantage est que la totalité du bord de fuite de l'aile peut être consacrée aux volets, ce qui permet un meilleur contrôle à basse vitesse. Le Northrop P-61 Black Widow a utilisé des spoilers de cette manière, en conjonction avec des volets à enroulement sur toute la longueur et certains avions de ligne modernes utilisent des spoilers pour assister les ailerons.
• Sur les avions à aile delta , les ailerons sont combinés avec les gouvernes de profondeur pour former un élevon .
• De nombreux avions de chasse modernes n'ont pas d'ailerons sur leurs ailes mais assurent le contrôle du roulis grâce à un plan horizontal entièrement mobile. Lorsque les stabilisateurs du plan horizontal peuvent se déplacer de manière différentielle pour assurer la fonction de contrôle du roulis des ailerons, comme c'est le cas sur certains avions de chasse modernes , ils sont appelés « queues » ou « queues roulantes ». Les queues permettent en outre d'élargir les volets sur les ailes de l'avion.
• Les jambes d'aileron combinaient des surfaces mobiles avec une jambe d'aile en forme de profil aérodynamique. Le fait d'agir dans le sillage de l'hélice augmentait leur efficacité, bien que leur avantage mécanique soit réduit en raison de l'emplacement à bord.