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BIA Mécanique de Vol - 2 1. 2 La finesse Définition: cest laptitude dun avion à «transformer» en vol plané une hauteur H en distance D. H D Si D = 10.

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1 BIA Mécanique de Vol - 2 1

2 2 La finesse Définition: cest laptitude dun avion à «transformer» en vol plané une hauteur H en distance D. H D Si D = 10 H, on dit que la finesse de lavion est de 10

3 3 La finesse Ra Rx Rz Vent relatif Mais cest aussi le rapport entre la Portance Rz et la traînée Rx: f = Rz / Rx

4 4 La finesse Ra Rx Rz Vent relatif La finesse varie donc en fonction de langle dincidence.

5 5 Influence du profil dune aile Les qualités aérodynamiques dune aile varient en fonction de son profil Deux éléments jouent un rôle essentiel: Sa courbure Son épaisseur

6 6 Influence du profil sur la portance A C B Profil biconvexe dissymétrique Profil creux fin Profil creux épais

7 7 Influence du profil sur la traînée A C B

8 8 Influence du profil sur la Résultante Aérodynamique A C B

9 9 Influence de lallongement de laile La traînée totale dune aile est la somme de 2 traînées particulières: - la traînée de profil - la traînée induite La première est due à létat de surface de laile et à la résistance des forces de pression appliquées à sa surface La deuxième trouve son origine dans la portance

10 10 Influence de lallongement de laile Intrados Extrados

11 11 Influence de lallongement de laile Aux extrémités de laile, lair en surpression sous lintrados tend à sécouler vers lextrados en donnant naissance à 2 tourbillons marginaux

12 12 Tourbillons en bout daile Aux extrémités de laile, lair en surpression sous lintrados tend à sécouler vers lextrados en donnant naissance à 2 tourbillons marginaux

13 13 Tourbillon en bout daile Aux extrémités de laile, lair en surpression sous lintrados tend à sécouler vers lextrados en donnant naissance à 2 tourbillons marginaux Solution: Rendre laile infinie ? Solution: Réduire les tourbillons en adaptant des « Winglets ». En cours de généralisation sur les avions de ligne

14 14 17/07/00 Un grand allongement donne un meilleur coefficient de Portance (CZ)

15 15 17/07/00 Variation du Cz en fonction de lallongement Cz 0 20°25° 15° 10° 5° - -10° -15° 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Faible allongement Grand allongement Cz max

16 16 Influence de la surface de laile La portance et la traînée sont proportionnelles à la surface de laile

17 m / 0 = 0,5 Niveau de la mer / 0 = N N Influence densité de lair / 0 (1,225 kg/m 3 )

18 18 Les coefficients de portance et de traînée On peut mettre en équation lintensité de la portance Rz et de la traînée Rx: Rz = ½ V² S Cz Rx = ½ V² S Cx (ro) est la masse volumique de lair en kg/m 3 S la surface de référence de lavion en m 2 V la vitesse par rapport à la masse dair en m/s Cx et CZ sont des coefficients sans unité

19 19 Pression dynamique et portance Le mathématicien Bernouilli a montré que dans un écoulement fluide, la somme de la pression statique et de la pression dynamique est une constante: Ps + ½ V² = constante Dans léquation Rz = ½ V² S Cz ½ V²pression dynamique Ssurface des ailes en m² Czcoefficient de portance du profil

20 20 Exemple: Un avion à une Vp de 100 kt. La surface de ses ailes est de 18 m². La densité de lair est 1,225 kg/m 3. Si à lincidence de vol le coefficient de portance Cz est de 0,4 et le coefficient de traînée 0,05 on demande de calculer: La portance La traînée La finesse La finesse:0,4 / 0,05 = 8 La portance:1,225 x 50²x 18 x 0,4 / 2 = N La traînée:1,225 x 50²x 18 x 0,05 / 2 = 1378 N

21 21 On regroupe ces différents paramètres en 2 coefficients: - le coefficient de portance : Cz - le coefficient de traînée : Cx Les variations de ces 2 paramètres seront regroupées sur 1 seule courbe: la POLAIRE

22 22 17/07/00Mécanique du vol Variation des Cz en fonction de lincidence Cz 0 20°25° 15° 10° 5° - -10° -15° 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

23 23 17/07/00Mécanique du vol Variation des Cx en fonction de la variation de langle dincidence Cx 0 20°25° 15° 10° 5° - -10° -15° 0,04 0,08 0,12 0, ,24

24 24 Polaire Cz Cx 1 0,5 1,5 0 0,5 1 La polaire dune aile est représentative de lévolution des coefficients Cx et Cz en fonction de lincidence Le rapport Cz / Cx sappelle la finesse « f » f = Cz / Cx ouf = Rz / Rx

25 25 Polaire Cz Cx E S M P R Vol normal Vol inversé Portance nulle Trainée minimale Finesse max vol normal Finesse max vol dos Portance maxi

26 26 Quelques dispositifs hypersustentateurs Système bec et volet Volet Fowler Volet dintrados Volet de courbure à fente Volet de courbure

27 27 Cx Cz Volets 40° Volets 25°

28 28 Equilibre des forces Vol horizontal z x T P Ra Poids Trainée Traction Portance Résultante Aérodynamique Résultante Mécanique T + P + Ra = 0

29 29 Equilibre des forces Vol en montée P Ra T x z Poids Trainée Traction Portance Résultante Aérodynamique Résultante Mécanique T + P + Ra = 0

30 30 Equilibre des forces Vol en descente P Ra x z T Poids TrainéeTraction Portance Résultante Aérodynamique Résultante Mécanique T + P + Ra = 0

31 31 Equilibre des forces Vol plané rectiligne en descente P Ra x z Poids Trainée Traction Portance Résultante Aérodynamique Résultante Mécanique P + Ra = 0

32 32 Equilibre des forces Montée verticale Poids Trainée Traction Portance Résultante Aérodynamique Résultante Mécanique T + P + Ra = 0 Ra Tx P

33 33 Equilibre des forces Descente verticale Poids Trainée Traction Portance Résultante Aérodynamique Résultante Mécanique T + P + Ra = 0 T Ra x P

34 34 Changement de trajectoires T P Ra T P P T x z P Ra x z T

35 35 Décollage T P Ra T P P T x z Mise en puissance Accélération -> Vitesse de rotation Changement de trajectoire = Assiette de montée Altitude de croisière -> changement de trajectoire – Assiette de palier T Ra

36 36 Atterrissage T P Ra T P P x z T T Ra P Palier attente Changement de trajectoire = Assiette de descente Arrondi – Décélération – posé des roues Roulage - Freinage

37 37 Axes de rotation dun aéronef en vol Axe de Roulis Axe de Lacet Axe de tangage

38 38 Mise en virage Idée no 1: Utilisation de la dérive Axe de Lacet Ex: pour un avion de 120 cv, volant à 180 km/h virant de 30° on constate que leffort déviant l avion est de 662,5 N

39 Rz 39 Mise en virage 2/2 Idée no 2: Utilisation de linclinaison Axe de Roulis Ex: pour un avion de 120 cv, volant à 180 km/h incliné à 30° on constate que leffort déviant l avion est de 4415 N ( 6,66 fois plus !) Rz Conclusion: la méthode no 2 ( Inclinaison ) est beaucoup plus efficace pour dévier un avion de sa trajectoire horizontale

40 Rz Rz. Cos Rz 40 Facteur de Charge ½ Le facteur de charge augmente avec linclinaison n = 1 P P n = 1 / Cos Exemple pour un virage à 60°, n = 2 P a Poids apparent

41 41 Facteur de Charge 2/2 Lors de changement de trajectoire dans le plan vertical, le facteur de charge varie avec la vitesse et le rayon de la ressource n = 1 r V Rx F T Rz n = 1 + V 2 r.g P a Poids apparent

42 42 Décrochage Le décrochage intervient toujours pour la même incidence Réduction puissance Maintien de laltitude par variation de lassiette / incidence Lincidence maxi est atteinte => lavion décroche => Plus de portance => Chute Augmentation de la Vitesse => lavion « raccroche » => Rétablissement de la portance => Avion pilotable Note: sur les avions légers que nous utilisons lincidence de décrochage est denviron 15-17°


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