POURQUOI LAVION VOLE-T-IL ? SOMMAIRE 1.LEXPLICATION 2.FACTEURS INFLUANTS 3.PARAMETRES SUBIS ET PILOTES

POURQUOI L’AVION POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?VOLE-T-IL ?

SOMMAIRE

1. L’EXPLICATION

2. FACTEURS INFLUANTS

3. PARAMETRES SUBIS ET PILOTES

1. L’EXPLICATION

• NECESSITE D’UNE FORCE VERS LE HAUT POUR CONTRER LE POIDS

1. L’EXPLICATION


• COMMENT CRÉER CETTE FORCE ?

1. L’EXPLICATION



– A l’origine l’homme copie l’oiseau :• Profil assez facile à construire en bois et toile mais forme très courbée

• Difficile à comprendre mais çà marche pour les vitesses de l’époque !

1. L’EXPLICATION





– Pour améliorer l’invention et comprendre, l’homme simplifie et modélise

1. L’EXPLICATION





– Pour améliorer l’invention et comprendre, l’homme simplifie et modélise

1. L’EXPLICATION

• ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE

1. L’EXPLICATION


Observations–

1. L’EXPLICATION


Observations– Les filets d’air sont déviés mais ils recollent au profil de l’aile

–

1. L’EXPLICATION



– Sous l’aile, la perturbation est moins marquée

–

1. L’EXPLICATION



– Sous l’aile, la perturbation est moins marquée

– A une certaine distance, amont/aval et haut/bas, il n’y a plus de perturbation

1. L’EXPLICATION


Au dessus de l’aile, l’air semble être canalisé par deux cônes :

1. L’EXPLICATION



- 1 cône avant qui se rétrécit,

1. L’EXPLICATION



- 1 cône avant qui se rétrécit,

- 1 cône arrière qui s’élargit

1. L’EXPLICATION

• COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES

PRESSION

VITESSE

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

La pression et la vitesse évoluent en sens inverse

1. L’EXPLICATION


PRESSION

VITESSE

La pression et la vitesse évoluent en sens inverse

A l’intérieur des deux cônes, la pression est toujours plus faible que la pression amont (et aval)

1. L’EXPLICATION

• APPLICATION A L’AILE

Pression finale = pression initiale

Vitesse finale = vitesse initiale

Pression initiale

Vitesse initiale

1. L’EXPLICATION


Pressions faiblesVitesses fortes

Pression finale = pression initiale

Vitesse finale = vitesse initiale

Pression initiale

Vitesse initiale

1. L’EXPLICATION


Zone de Pression faible = Dépression

--- --

--

--

-- -

1. L’EXPLICATION


Zone de Pression faible = Dépression=> Effet de succion vers le haut

--- --

--

--

-- -

1. L’EXPLICATION



--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++

1. L’EXPLICATION



--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++Zone de surpression

=> Effet de répulsion vers le haut

1. L’EXPLICATION


--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++

Ra : Résultante aérodynamique

Vr

1. L’EXPLICATION


--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++

Ra : Résultante aérodynamiquePortance : Rz

Rx : TraînéeVr

1. L’EXPLICATION


--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++


Rx : Traînée

Extrados

Vr

Intrados

1. L’EXPLICATION


--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++


Rx : Traînée

Extrados

Bord d’attaque

Vr

Intrados Bord de fuite

1. L’EXPLICATION


--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++


Rx : Traînée

Corde de profil

Extrados

Bord d’attaque

Vr


1. L’EXPLICATION


--- --

--

--

-- -

++ ++ + ++


Rx : Traînée

Corde de profil

Extrados

Bord d’attaque

Remarques : - 2/3 de la Portance est due à l’extrados- Portance est toujours perpendiculaire au vent relatif (Vr)- Traînée est toujours parallèle au vent relatif

Vr


1. L’EXPLICATION

L’avion vole grâce au profil de l’aile

qui, soumis à un vent relatif,

engendre

la RESULTANTE AERODYNAMIQUE

capable d’équilibrer, voire de surpasser, le poids.

SOMMAIRE

1. L’EXPLICATION



2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra

2.1. INVENTAIRE DES FACTEURS



- INCIDENCE = angle entre la corde de profil et le vent relatif

Vr




- VITESSE => vent relatif

Vr





- FORME DE L’AILE

Vr





- FORME DE L’AILE

- CARACTERISTIQUES DE L’AIR

Vr


2.2. INCIDENCE

Vr

Rz

Rx

Ra

i = 0 à 1°


2.2. INCIDENCE

Vr

Vr

Rz

Rx

Ra

i = 0 à 1°

Rx

Rz

Ra

i = 8 à 12°


2.2. INCIDENCE

Vr

Vr

Rz

Rx

Ra

i = 0 à 1°

Rx

Rz

Ra

i = 8 à 12°

Rx

Rz

Ra

i = 18°


2.2. INCIDENCE

Vr

Vr

Vr

Rz

Rx

Ra

i = 0 à 1°

Rx

Rz

Ra

i = 8 à 12°

Rx

Rz

Ra

i = 18°

RzRx

Ra

i > 18°Rz < Poids

=> DECROCHAGE


2.2. INCIDENCE (suite)

Vr Rx

Rz

Ra

Rz = ½ ρ V² S Cz

Rx = ½ ρ V² S Cx


2.2. INCIDENCE (suite)

Vr Rx

Rz

Ra

Rz = ½ ρ V² S Cz

Rx = ½ ρ V² S Cx

Cx

Cz

i =10°

i =18°Cz max

Décrochage


2.3. VITESSE

Vr Rx

Rz

Ra

Rz = ½ ρ V² S Cz

Rx = ½ ρ V² S Cx

2 Vr4 Rx

4 Rz

4 Ra


2.4. FORME DE L’AILE2.4.1. SURFACE

VrRx

Rz

Ra

Rz = ½ ρ V² S Cz

Rx = ½ ρ V² S Cx

2 Rx

2 Rz 2 Ra

Vr

S

2 S


2.4.1. SURFACE (suite)

VrRx

Rz

Ra

Rz = ½ ρ V² S CzS

Rz reste constantV diminue mais S augmente

ouV augmente mais S diminue


2.4.1. SURFACE (suite)

VrRx

Rz

Ra

Rz = ½ ρ V² S CzS

Rz reste constantV diminue mais S augmente

ouV augmente mais S diminue

Le 1er cas est particulièrement intéressant pour le décollage et l’atterrissage => Variation de S à l’aide des volets


2.4.2. L’ALLONGEMENT (λ)

Envergure Corde

λ = Envergure

Corde9.801.65TB 10 : λ = = 6.5



Envergure Corde

λ = Envergure

Corde

λ influe sur le Cx

Si λ grand => Cx petitet inversement

9.801.65TB 10 : λ = = 6.5



Envergure Corde

λ = Envergure

Corde

λ influe sur le Cx

Si λ grand => Cx petitet inversement

Application : aile de planeurTrès grande envergure => λ important

=> Traînée faible

9.801.65TB 10 : λ = = 6.5


2.5. CARACTERISTIQUE DE L’AIR

Rz = ½ ρ V² S Cz

Rx = ½ ρ V² S Cx

ρ = masse volumique de l’air (notion de densité)

Si ρ diminue Rz et Rx diminuent et inversement.


2.5. CARACTERISTIQUE DE L’AIR

Rz = ½ ρ V² S Cz

Rx = ½ ρ V² S Cx

ρ = masse volumique de l’air (notion de densité)

Si ρ diminue Rz et Rx diminuent et inversement.

Application- en haute altitude , ρ est faible => portance et traînée plus faibles- à l’atterrissage au dessus d’une piste très chaude, ρ plus faible

=> Rz diminue => l’avion s’enfonce


RESUME

Facteur Influence

Incidence

Vitesse

Surface de l’aile

Allongement de l’aile

Densité de l’air


RESUME

Facteur Influence

IncidenceRz augmente avec l’incidence jusqu’à environ 18° puis décroît très rapidement alors que Rx devient alors prédominante (décrochage).

Vitesse

Surface de l’aile


Densité de l’air


RESUME

Facteur Influence


Vitesse Rz et Rx augmentent avec le carré de la vitesse.

Surface de l’aile


Densité de l’air


RESUME

Facteur Influence



Surface de l’aile

Rz et Rx augmentent proportionnellement avec la surface de l’aile.


Densité de l’air


RESUME

Facteur Influence



Surface de l’aile



Une aile à fort allongement possède une traînée plus faible. Elle est donc plus performante.

Densité de l’air


RESUME

Facteur Influence



Surface de l’aile



Une aile à fort allongement possède une traînée plus faible. Elle est donc plus performante.

Densité de l’air

Rz est meilleure en basse altitude mais Rx est aussi plus fort

SOMMAIRE

1. L’EXPLICATION



3. PARAMETRES SUBIS ET PARAMETRES PILOTES

3.1. PARAMETRES SUBIS

– Densité de l’air




– Caractéristiques de l’aile

• Surface fixe (hors utilisation des volets)

• Allongement fixe




– Caractéristiques de l’aile

• Surface fixe (hors utilisation des volets)

• Allongement fixe

– Etat de la surface de l’aile

=> une surface sale ou recouverte de givre ou de neige dégrade le Cz (portance) et augmente le Cx (traînée)


3.2. PARAMETRES PILOTES– Vitesse– Incidence– Surface et courbure de l’aile lors de l’utilisation des volets



Relation Vitesse/Incidence Rz = ½ ρ V² S Cz




Cx

Czi =18°

Cz max

Décrochage




Cx

Czi =18°

Cz max

Décrochage

Rz peut rester constant alors que la vitesse change : il faut modifier Cz en agissant sur l’incidence V Incidence V Incidence

POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?


• La forme de l’aile génère, grâce à la vitesse, une force La forme de l’aile génère, grâce à la vitesse, une force capable de surpasser le poids de l’avion. capable de surpasser le poids de l’avion.


• La forme de l’aile génère, grâce à la vitesse, une force La forme de l’aile génère, grâce à la vitesse, une force capable de surpasser le poids de l’avion. capable de surpasser le poids de l’avion.

• Le pilote adapte en permanence certains paramètres Le pilote adapte en permanence certains paramètres pour entretenir et tirer le meilleur profit de cette force.pour entretenir et tirer le meilleur profit de cette force.

Documents

POURQUOI LAVION VOLE-T-IL ? SOMMAIRE 1.LEXPLICATION 2.FACTEURS INFLUANTS 3.PARAMETRES SUBIS ET PILOTES