Depuis les débuts de l'aviation, de nombreuses configurations d'aile ont été imaginées pour assurer la sustentation des « plus lourds que l'air », expression utilisée dès les années 1860La Landelle et Ponton d'Amécourt fondent en 1863 la Société d’encouragement pour la locomotion aérienne au moyen d’appareils plus lourds que l’air.. Copiant parfois dans un premier temps celles des animaux volants, les ailes adoptent au début du les dispositions que l'on connaît aujourd'hui.

Pour augmenter la surface portante de leurs avions lourds et peu motorisés, les pionniers de l'aviation multiplient le nombre d'ailes qui composent la voilure, à l'image du Flyer des frères Wright ou du Voisin-Farman 1907. Avec l'augmentation de puissance des motorisations, la configuration monoplan s'impose finalement, la vitesse permettant de compenser la diminution de portance liée à la diminution de la surface portante. Les voilures vont constamment se perfectionner, augmentant leur portance maximale pour porter des charges toujours plus élevées, et réduisant leur traînée de profil pour voler plus vite et plus loin en consommant moins de carburant. Dans les années 1970, des ailes à géométrie variable sont développées pour profiter des avantages de différentes configurations d'aile selon les situations de vol. thumb|Un Wright Flyer, avion-canard biplan à plusieurs rangées de mâts, qui effectue le premier vol motorisé et contrôlé de l'histoire en 1903.

Définition Le terme « aile » peut désigner toute la voilure portante d'un aérodyne (aile libre, aile delta, aile volante), mais aussi un élément particulier de cette voilure (aile droite ou gauche, aile supérieure ou inférieure, aile avant ou arrière).

Monoplan

thumb|Monoplan à aile parasol Morane-Saulnier 1913. thumb|Pietenpol - aile parasol. Un monoplan est un aérodyne, avion ou planeur, n'ayant qu'une seule aile. Elle peut être montée à différentes hauteurs sur le fuselage – en partie basse (aile basse), approximativement au milieu (aile médiane) ou en partie haute (aile haute) – voire au-dessus (aile parasol). La configuration aile basse permet de dégager le champ de vision du pilote et d'implanter un train d'atterrissage court puisque fixé sur les ailes. Les bimoteurs à hélices sont généralement à ailes hautes car les hélices des moteurs, implantés sur les ailes, sont ainsi moins limitées dans leur dimension par la garde au sol de l'avion.

200pxMonoplan, aile basse.200pxMonoplan, aile médiane.200pxMonoplan, aile haute.200pxMonoplan, aile parasol.

Multiplan thumb|Biplan hydravion Supermarine Sea Otter. thumb|Triplan, réplique du Fokker Dr.I 1917. thumb|Triple triplan Caproni Ca.60.

Un avion biplan est muni de deux ailes d'envergure le plus souvent égale, placées l'une au-dessus de l'autre. Cette configuration est la plus répandue aux débuts de l'aviation – le premier vol motorisé de l'histoire a été réalisé par un biplan, le Wright Flyer. En effet, aux débuts de l'aviation, les moteurs sont lourds, peu puissants et la vitesse de vol faible ; il fallait donc une grande surface d'aile pour assurer la portance, ce qui a conduit à réaliser des avions à plusieurs ailes, construites dans des matériaux très légers (tissu, bois), superposées et reliées entre elles par des mâts et des haubans.

À partir des années 1930 et surtout dès la Seconde Guerre mondiale, la plupart des avions sont devenus monoplans pour atteindre des vitesses plus élevées.

Le sesquiplan (littéralement un et demi en latin) est un biplan dont l'aile basse est d'une surface inférieure à la moitié de celle de l'aile haute. Cette formule permet de conserver des qualités aérodynamiques proches de celles d'un biplan ordinaire mais avec un poids moindre et une visibilité accrue vers le bas. Le Nieuport 17, aéronef français de la Première Guerre mondiale, est emblématique des sesquiplans.. Le sesquiplan inversé est quant à lui un biplan dont l'aile haute est d'une surface inférieure de moitié à celle de l'aile basse ; mis à part quelques aéronefs comme le Fiat CR.1, cette configuration n'a quasiment pas été utilisée.

200pxBiplan.192pxSesquiplan.192pxSesquiplan inversé.

Pour augmenter la portance des ailes sans trop augmenter leur envergure et la masse de l'aile, des avions multiplans (triplan, quadriplan, voire plus) voient également le jour au début du . Les avions de plus de trois plans demeurent peu nombreux dans l'histoire de l'aviation, se révélant finalement moins performants que des biplans. Aucun avion ayant plus de quatre ailes n'a jamais volé avec succès ; le dernier multiplan conçu par Horatio Frederick Phillips, formé de 200 petites ailes, parvint à faire un « bond » de 500 pieds (environ ) en 1907. L'hydravion à coque à neuf ailes (trois ailes triplanes) Caproni Ca.60 n'a volé que brièvement lors de son vol inaugural au-dessus du lac Majeur () avant de s'écraser.

Des triplans tels que le Fokker Dr.I du Baron rouge, ont également été conçus au cours de la Première Guerre mondiale, non pas pour augmenter leur surface portante, mais pour diminuer leur envergure et augmenter leur maniabilité. ; ils ont été remplacés par des biplans plus performants.

200pxTriplan.200pxQuadriplan.200pxMultiplan.

thumb|Tandem Pou-du-ciel 1935. thumb|Tandem Quickie Aircraft Q2.

Dans certaines configurations multiplan, les ailes peuvent être décalées dans le plan longitudinal l'une par rapport à l'autre ; cela contribue à l'amélioration de la visibilité vers le bas (l'aile basse étant plus reculée) et leur efficacité aérodynamique en augmentant leur portance maximale (effet de fente) , et en rendant le décrochage plus progressif du fait qu'une des deux ailes décrochera avant l'autre. Atypique, le Beechcraft Staggerwing est un biplan à décalage négatif (l'aile inférieure est placée plus en avant que l'aile supérieure).

Le Darmstadt D-18, avion léger de voltige, inaugure en 1929 une configuration intermédiaire entre les ailes décalées et les ailes en tandem ; le décalage est si élevé que le bord d'attaque de l'aile inférieure est quasiment en dessous du bord de fuite de l'aile supérieure.

200pxBiplan « classique ».200pxBiplan à décalage positif.200pxBiplan à décalage négatif.

Ailes en tandem Un avion à ailes en tandem est un biplan dont les deux plans porteurs sont placés l'un derrière l'autre. Cette configuration a été utilisée notamment par le Pou-du-ciel d'Henri Mignet, les avions Delanne et le Westland P.12 "Wendover", avec l'aile avant surélevée. Elle est utilisée également depuis 1978 par le Quickie monoplace, suivis par le Q2 et le Dragonfly, avec la disposition inverse, aile avant basse (portant le train principal) et aile arrière haute.

Aile jointe ou fermée Un avion à aile en anneau (ou aile jointe) présente une aile non plane, fermée en vue de face, de forme rectangulaire, annulaire ou encore circulaire. L'aile en anneau serait théoriquement la forme adaptée pour réduire l'intensité des tourbillons marginaux , qui sont la principale cause de la turbulence de sillage, tandis que l'aile jointe rectangulaire offre la traînée induite la plus faible pour une portance et une envergure données. La mise en œuvre la plus ancienne d'aile en anneau est le Blériot III (construit en 1906) par Louis Blériot et Gabriel Voisin.

L'aile rhomboédrique ou rhomboïdale est une variante d'ailes en tandem dont les extrémités se rejoignent. L'aile avant fixée sur la partie basse du fuselage est en flèche arrière, et l'aile arrière fixée sur la partie haute de la dérive est en flèche avant ; l'aile totale, dite jointe, forme une surface projetée continue en losange creux..

Un avion léger, le Ligeti Stratos, est un rare exemple existant d'avion à aile jointeLe Ligeti Stratos, sur le site projetplaisir.free.fr.

160pxAile jointe rectangulaire.160pxAile annulaire.131pxAile cylindrique.

Structure thumb|upright|Monoplan Blériot XI. thumb|upright|Boeing P-26 Peashooter. thumb|upright=0.7|L’Avion III de Clément Ader. thumb|Ornithoptère Frost 1902.

Voilure fixe Pour résister aux efforts aérodynamiques, une aile doit être rigide en flexion et torsion, et par conséquent renforcée. En lui associant des éléments de triangulation extérieurs, les contraintes sont plus faibles et le poids peut être réduit. La triangulation utilise des éléments travaillant en traction/compression comme des mâts et des haubans profilés, et/ou des câbles travaillant en traction seule; l'aile est alors dite « haubanée ».

Les premiers monoplans, tels que le Blériot XI ou le Fokker Eindecker, étaient également haubanés pour réduire leur poids. Une aile basse comme celle du Boeing P-26 Peashooter est haubanée seulement par câbles.

200px192pxAile .200px192pxHaubans en haut, Mâts en bas.200px192pxCâbles en haut, Mâts et câbles en bas.

Presque tous les modèles multiplans sont haubanés; les ailes biplanes haubanées sont reliées par des entretoises rigides dénommées « mâts ».

Un multiplan haubané peut avoir une ou plusieurs rangées de mâts de chaque côté; chaque rangée comprend le plus souvent deux mâts disposés en tandem (un mât sur le longeron avant, un mât sur le longeron arrière), mais il existe aussi une disposition à deux mâts en V ou à un seul mât. Comme exemples, le de Havilland Tiger Moth est un biplan à une rangée de mâts; le Bristol F.2 est un biplan à deux rangées de mâts; le Flyer est un biplan à quatre rangées de mâts.

200pxBiplan à une rangée de mâts.200pxBiplan à deux rangées de mâts.

Les haubans sont la cause d'une importante traînée à haute vitesse; ils ne sont plus utilisés sur les avions depuis le début des années 1930. L'aile , ou en « porte-à-faux », s'est finalement imposée. Dans cette configuration, la structure tenant les efforts de l'aile – un ou plusieurs longerons attachés au fuselage au niveau de l'emplanture ainsi que des éléments reprenant la torsion – est contenue dans l'épaisseur du profil de l'aile.

Voilures fixes inspirées du monde animal

Les premières configurations d'ailes dans l'histoire de l'aviation s'inspirent fortement de celles qui permettent aux animaux de voler ; il s'agit de biomimétisme. Les ailes « d'oiseau » et « de chauve-souris » comme celle de l'Avion III de Clément Ader comptent ainsi parmi ces ailes. L'aile d'oiseau adopte une forme incurvée semblable à l'aile tendue d'un oiseau ; elle est à l'époque particulièrement populaire et obtient un franc succès sur l'Etrich Taube. L'aile de chauve-souris présente quant à elle des nervures radiales entre lesquelles sont tendues la toile constituant l'aile. Cette configuration étaient notamment utilisée pour les avions à ailes repliables.

132pxAile « d'oiseau ».132pxAile « de chauve-souris ».

Ailes battantes

À la même époque, des avions à ailes battantes, dénommés ornithoptères, ont été testés. Mais trop compliqués à concevoir, et trop fragiles, ils ont été abandonnés au profit d'avions à voilure fixe. De nos jours, le principe retrouve des applications dans le domaine des avions expérimentaux et des microdrones.

Forme en plan La forme en plan d'une aile correspond à sa forme vue du dessus.

Allongement thumb|Aile à faible allongement, Lockheed F-104 Starfighter.

L'allongement d'une aile est le rapport entre le carré de l'envergure et la surface projetée de l'aile. Intuitivement, un allongement élevé dénote une aile longue et étroite tandis qu'un allongement faible indique une aile large et plus trapue. Les avions à faible allongement (aile trapèze ou delta par exemple) sont plus efficaces structurellement, plus maniables et ont des profils plus fins, mieux adaptés au vol supersonique ; c'est la raison pour laquelle cette configuration est généralement utilisée par des avions de combat (Lockheed F-104 Starfighter) et par des avions à haute vitesse (North American X-15). À l'inverse, les avions à allongement élevé sont aérodynamiquement plus efficaces car ils ont moins de traînée induite par la portance ; ce sont ainsi généralement des avions subsoniques (Lockheed U-2, ATR 72) ou des planeurs.