Module mécanique du vol Formation théorique pour la Licence de Pilote Privé Avion (PPL) AVERTISSEMENT Les figures sont tirées des ouvrages suivants : Manuel du pilote privé - vol à vue – SFACT, Connaissance de l’avion léger - la technique du vol – par A. Hémond, Technique élémentaire du vol – par E. et R. Belliard, A. Maldant, G. Salomon. 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

DESCRIPTION DE L’AVION Vue de dessus Capot moteur Bord d’attaque Aile Saumon d’aile Ailerons Bord de fuite Volets Gouverne de profondeur (Monobloque) Compensateur 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

DESCRIPTION DE L’AVION Vue latérale Gouverne de direction Habitacle Hélice Verrière Dérive verticale Casserole d’hélice Fuselage Compensateur Roulette de nez Train principal Train d’atterrissage 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

LA PROFONDEUR Gouverne de direction Plan fixe vertical Gouverne de profondeur Plan fixe horizontal Gouverne de profondeur monobloc (entièrement mobile) 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LA SURFACE DE L’AILE 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DE L’AILE Envergure Bord de fuite Profondeur (corde) Bord d’attaque 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

L’ALLONGEMENT DE L’AILE L'allongement est le rapport entre l'envergure et la profondeur moyenne l Allongement = b l Envergure (b) l2 l1 lm Allongement = b lm 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LE DIEDRE DE L’AILE Dièdre Dièdre   01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

L’AILE PAR RAPPORT AU FUSELAGE Aile haute haubanée Aile haute cantilever Aile médiane cantilever Aile basse cantilever 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LA FLECHE DE L’AILE Flèche Flèche 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LE PROFIL DE L’AILE 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

FORCES APPLIQUEES A L’AVION Portance Traction Traînée Poids 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 1/3 Portance Résultante aérodynamique VR VR Traînée 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 2/3 La résultante aérodynamique est fonction de plusieurs paramètres Paramètres subi : masse volumique de l'air, la surface alaire, courbe de profil, l'allongement, l'état de surface de l'aile. Paramètres pilote : vitesse, Incidence Pour la formule: -Cz coefficient de portance -Pz portance Formule de la portance : Pz = ½  SV² Cz 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 3/3 La réaction de l’eau s’oppose au poids de l’aquaplane qui se maintient ainsi à la surface 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

La résultante aérodynamique est proportionnelle au carré de la vitesse R x 4 R V V x 2 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 L’INCIDENCE V Angle d'incidence Angle d’incidence  Axe de l’avion 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 L’ANGLE D’INCIDENCE L’angle formé entre le vent relatif et la corde de profil s’appelle l’angle d’incidence Corde de profil Corde du profil Extrados Intrados Vent relatif Calage de l’aile Angle de calage Incidence Incidence fuselage Axe longitudinal // Axe longitudinal 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

LES COMMANDES DE VOL Manche On peut l’utiliser latéralement de gauche à droite. Il commande alors les ailerons Gouverne de profondeur Manche Palonnier Gouverne de direction Commande d’ailerons Aileron droit Aileron gauche 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

L’ASSIETTE = Pente + Incidence POSITION 1 Position 2 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 L’INCIDENCE 1 CABRE Position 1 PALIER Vent Relatif 2 PIQUE Position 2 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

RELATION VITESSE INCIDENCE CAS DU VOL EN PALIER Vitesse forte Incidence faible Vitesse moyenne Incidence moyenne Vitesse faible Incidence forte Portance constante Portance Due à la vitesse Due à la portance Vent Relatif 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

PORTANCE LES EFFETS SUR LE PROFIL 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

RELATION INCIDENCE VITESSE Portance Poids Vitesse de décrochage  1 Vitesse de croisière  2 Vitesse limite  3 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

Cas du vol en palier rectiligne stabilisé DIAGRAMME DES FORCES Cas du vol en palier rectiligne stabilisé Portance Portance Résultante aérodynamique Résultante aérodynamique VR VR Traînée Traînée Foyer Foyer 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

CAS DU VOL EN MONTEE OU EN DESCENTE 1/2 En général, pour garder l’avion sur une trajectoire à pente constante, une diminution de vitesse nécessite une variation d’assiette à cabrer 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

CAS DU VOL EN MONTEE OU EN DESCENTE 2/2 CAS DU VOL EN DESCENTE VR VR Vitesse forte Vitesse moyenne Vitesse faible 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

PORTANCE ET VENT RELATIF La portance est perpendiculaire au vent relatif Vent relatif Portance Trainée 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

Trainée + composante poids VOL EN MONTEE Portance Trainée Traction poids P Portance Trainée + composante poids Traction poids Départ Décélération Vitesse stable Après correction 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

Traction + Composante poids VOL EN DESCENTE Résultante aérodynamique Trainée Portance Les 2 composantes du poids Portance P CG Trainée poids Traction + Composante poids 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

Vol en palier à inclinaison nulle Pour virer, on incline la portance VOL EN VIRAGE Portance Poids Vol en palier à inclinaison nulle Poids Portance Pour virer, on incline la portance Influence de l’inclinaison Portance = poids Portance = 2 x poids Composante verticale de la portance Portance totale Composante horizontale de la portance Composante verticale de la portance Poids Composante horizontale de la portance Équilibre des forces en virage Portance = 3 x poids Portance = 10 x poids Décomposition de la portance 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 COURBES DE PUISSANCE 1 2 Hélice à calage fixe 1 + 2 2ème Régime 1er Régime 1,45 vitesse de décrochage 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LA FINESSE PORTANCE Distance horizontale parcourue TRAINEE Hauteur de départ = FINESSE = La finesse varie en fonction de l’incidence de l’aile, Lorsque l’incidence est optimum, on dit que la vitesse est maximum. La distance de planée est maximum, La formule de la finesse maximum est F = Cz /Cx 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Définition CZ et CX Cz traduit l’aptitude du volume (aile d’avion) à transformer en portance les pressions exercées sur lui par les tubes de courant qui le contournent. Cx est le coefficient de défault résiduel, générateur de traînée, qui accompagne cette transformation. 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 MECANISME DU BADIN Tube de Pitôt P. Totale Capsule Anéroide P. Statique Prises Statiques 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

L’EQUILIBRE DE L’AVION Portance Trajectoire Force de l’empennage Poids Effet cabreur dù à l'empennage Effet piqueur de l'aile Rz P Portance Trajectoire Force de l’empennage Poids Effet piqueur dù à l'empennage Effet cabreur de l'aile 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 L’ANEMOMETRE 1/2 Mesure l'écart : Entre la pression totale (par le tube Pitot) Et la pression statique (prise statique) VITESSE AIR Badin : Nœud (knot) 1,852 km/h, kilomètre par heure (km/h), mile per hour (Mph) 1,609 km/h 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

L’ANEMOMETRE 2/2 CAS PARTICULIERS ARC VERT : Plage de vitesse d'utilisation normale CAS PARTICULIERS VFF : Vitesse maximale de manœuvre des volets (rare sur les petits avions), VLE : Vitesse d'utilisation avec le train sorti, VLL : Vitesse maximale de manœuvre du train, etc.... VA : Vitesse maximum de braquage des gouvernes Vitesse mini : VS1 > Vitesse de décrochage en configuration lisse (sans volet) Vitesse maxi : VNO ARC JAUNE : Plage de vitesse interdite en atmosphère turbulente Vitesse mini : VNO Vitesse maxi : VNE ARC BLANC : Plage de vitesse normale en configuration atterrissage Vitesse mini : VSO > vitesse de décrochage en configuration atterrissage, Vitesse maxi : VFE > vitesse maximale d'utilisation des volets TRAIT ROUGE : Vitesse à ne jamais dépasser Vitesse maxi : VNE 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 VITESSES UTILES MARGES DE SECURITE 1,3 VS > vitesse de décrochage majorée de 30% (généralement utilisé en approche finale), 1,45 VS > vitesse de décrochage majorée de 45%, (vitesse qui garantie que l'on reste au dessus de la vitesse de décrochage à 37° d'inclinaison) (généralement utilisé en approche étape de base), VITESSE VRAIE Différence entre votre vitesse lue et votre vitesse air réelle Vp. erreur d'instrument (négligeable), erreur due à la compressibilité de l'air (négligeable), erreur due à la variation de densité de l'air (négligeable dans les basses couches). + 1% par tranche de 600 ft. Au dessus de la surface 1013 hPa. + CHAUD + PLUS HAUT + PLUS VITE 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 L’ALTIMETRE ALTITUDE à partir d'une référence de pression atmosphérique. Principe du baromètre. 1 hPa = 28 ft. (dans les basses couches). QNH : altitude topographique du terrain. (en vol l'indication vous donne approximativement votre altitude / niveau de la mer) QFE : information de hauteur / votre aérodrome. QNE : calage 1013hPa. LE QNH DOIT ETRE "RECALE" Pression de référence Index fixe Fenêtre Bouton de réglage 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

ALTIMETRIE 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Hauteur 700 ft 1002 QNH Altitude topographique 700 ft QNH Hauteur par rapport au relief 2500 – 700 = 1800 ft Valeur lue sur l’altimètre 2500 ft (altitude) Valeur lue sur la carte 700 ft 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

INFLUENCE DE LA PRESSION QNH 2200 ft QFE 1500 ft 1013 1900 ft 30°C 1500 ft 15°C 1500 ft °0 C 1500 ft 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LE VARIOMETRE VITESSE VERTICALE - Vz Vario Principe de la variation de pression instantanée. ft/min (parfois en mètre par seconde). 1 m/s environ 200 ft/mn. Instrument possédant une certaine inertie 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 LE COMPAS BOUSSOLE cap magnétique, degré divisé en 360° différence entre Cc et Cm > erreur d'instrumentation (souvent négligeable). une indication de cap se donne toujours en trois chiffres 270° - 085°. Indications erronées : virage, variation de vitesse, air agité sensible aux pièces métalliques et aux câbles électriques environnants Liquide amortisseur Rose mobile Pivot Ligne de foi (solidaire de l’avion Axe du fuselage Nm Cm 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 CONSERVATEUR DE CAP CAP directionnel, gyrocompas degré divisé en 360° gyroscope. Avantages stable en virage, insensible aux variations de vitesse, insensible aux turbulences, insensible à l'environnement électromagnétique. Inconvénient : doit être souvent "recalé" > dérive du gyroscope. Bouton de réglage 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

LE BILLE AIGUILLE Indique : le taux de virage, la glissade, Le dérapage. Vol symétrique Bille intérieur du virage = dérapage Bille extérieur du virage = glissade 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2

MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 L’HORIZON ARTIFICIEL Inclinaison Assiette MAQUETTE D’AVION Fuselage Aile Ligne d’horizon L’horizon artificiel donne une information visuelle instantanée de l’attitude de l’avion 01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 Module mécanique du vol - Edition 4.2