Stabilité longitudinale

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1 Stabilité longitudinale
Introduction Stabilité longitudinale (Pré-requis: PORTANCE, TRAÎNEE, Équilibre des forces en palier rectiligne) Nous étudierons 1. Conditions de vol d'un ULM 2. Équilibre longitudinal 3. Stabilité longitudinale 4. Plage de centrage 4.1. Limite avant 4.2. Limite arrière 5. Effets moteurs 

2 Conditions de vol d’un ULM (1)
Stabilité longitudinale Conditions de vol d’un ULM (1) Rz = mg et T = Rx Les forces qui s'appliquent autour de lui s'annulent 

3 Conditions de vol d’un ULM (2)
Stabilité longitudinale Conditions de vol d’un ULM (2) Équilibré Il ne doit pas pivoter sans y être invité! Stable: Tout le monde n’est pas bûcheron Canadien! L’ulm doit être équilibré (il ne doit pas pivoter sur lui même, sans que le pilote n’agisse sur les commandes)  L’ulm doit être stable (Pour être piloté humainement)

4 Équilibre longitudinal (1)
Stabilité longitudinale Équilibre longitudinal (1) Nous avons vu que les forces qui s'appliquent à l'ULM, passent en théorie en un même point.  En pratique il n'en est rien car le centre de poussée varie avec l'incidence et la position du centre de gravité varie en fonction de la charge.

5 Équilibre longitudinal (2)
Stabilité longitudinale Équilibre longitudinal (2) Centre de Poussée Centre de Poussée Visualisation du CG Visualisation du CP Hors, si CP et CG ne sont plus confondus, un moment cabreur ou piqueur va apparaître ! (Moment: produit d'une force par la distance séparant l'axe de rotation de l'axe de la force).  Centre de gravité

6 Équilibre longitudinal (3)
Stabilité longitudinale Équilibre longitudinal (3) A votre avis quel est l’effet: Piqueur ou cabreur (Réponse: cabreur) 

7 Équilibre longitudinal (4)
Stabilité longitudinale Équilibre longitudinal (4) A votre avis quel est l’effet: Piqueur ou cabreur (Réponse: Piqueur) 

8 Équilibre longitudinal (4)
Stabilité longitudinale Équilibre longitudinal (4) Plan fixe horizontal Pour que l'ULM soit en équilibre longitudinal, il faut que ce moment (piqueur ou cabreur) soit nul, c'est à dire que la portance soit toujours alignée au-dessus du poids.  Pour cela, on place loin du CG une petite surface porteuse ou déporteuse : le plan fixe horizontal.    Son efficacité dépend : -         de sa distance par rapport au CG (qui détermine la force du bras de levier). -         de son calage sur le fuselage (V longitudinal). -         de sa dimension (surface).

9 Stabilité longitudinale
On a déterminé les conditions d'équilibre de notre ULM mais il faut savoir qu'un équilibre peut être :  1) Stable: s'il tend à reprendre sa position initiale de lui-même, son équilibre est stable. 2) Indifférent: il conserve sa nouvelle position, son équilibre est indifférent. 3) Instable: si il s'écarte de plus en plus de sa position, son équilibre est instable. 

10 Stabilité longitudinale
Un appareil sera stable si, écarté de sa position d'équilibre, il y revient de lui-même sans intervention du pilote. 1) Stable 2) Indifférent 3) Instable 

11 Facteurs influant sur la stabilité longitudinale
Pendulaire  le point d'ancrage  géométrie de l'aile (vrillage, flèche)  la position basse du CG  le profil auto stable à double courbure  le centrage  les effets moteurs Multi-axes   l'empennage horizontal (distance au CG, surface, calage)  la position basse du CG  le centrage  les effets moteurs (Lire la diapo) 

12 Stabilité longitudinale
Le centrage Pour obtenir un équilibre stable le Centre de Gravité de l'ULM doit se situer dans une plage de centrage, déterminée par rapport à un point caractéristique de l'aile : le foyer.  Définition du foyer :  C'est le point d'application de la résultante des variations de portance provoquées par des variations d'incidence. Sa position, déterminée en fonction de la forme de l'appareil, est fixe (contrairement au CG) et son moment résultant est nul. C'est à dire que, quel que soit l'angle d'incidence, l'ULM conserve sa position (son équilibre est indifférent). 

13 Limite de centrage AR(1)
Stabilité longitudinale Limite de centrage AR(1) Augmentation de l’incidence= Augmentation de portance Moment piqueur Augmentation de l’incidence Diminution d’incidence Supposons que notre ULM subisse une rafale ascendante. Que va-t-il se passer ?   L'incidence augmente sous l'effet de la rafale.   L'augmentation d'incidence induit une augmentation de portance (~Rz) qui va s'appliquer au foyer de l'aile.    Cette force engendre un moment piqueur du fait des positions du CG et du foyer.  Ce moment piqueur provoque une diminution d'incidence qui ramène l'ULM à sa position d'équilibre initial. 

14 Limite de centrage AR(1’)
Stabilité longitudinale Limite de centrage AR(1’)  Conclusion : Pour qu‘un ULM soit stable, il faut que le Centre de Gravité se situe en avant du foyer ! C'est cette obligation qui détermine la limite arrière de la plage de centrage de l'ULM  car si le CG se trouvait en arrière du foyer, toute augmentation de portance provoquerait un moment cabreur qui amplifierait l'effet de la rafale. Dans ce cas l'ULM serait instable. 

15 Limite de centrage AR (2)
Stabilité longitudinale Limite de centrage AR (2) Moment cabreur (Instabilité) 

16 Limite de centrage AR (3)
Stabilité longitudinale Limite de centrage AR (3) Si le CG était confondu avec le foyer, le moment résultant serait nul et l'ULM serait alors en équilibre indifférent. 

17 Limite de centrage AV (2)
Stabilité longitudinale Limite de centrage AV (2) Manque de maniabilité = Pilote musclé(e)!! Plus le CG s'éloigne du foyer, plus le moment piqueur Rz. d sera important. Il ne sera équilibré par le moment Fz. D qu'au prix d'un braquage excessif de la gouverne de profondeur. Cela se traduit par un manque de maniabilité et l'efficacité de la gouverne de profondeur peut même s'avérer insuffisante dans certaines phases de vol (décollage, arrondi, ...). 

18 Stabilité longitudinale
Résumé centrages  En résumé Conséquences d'un centrage avant :  Augmentation de la stabilité  Diminution de la maniabilité  Braquage plus important de la gouverne de profondeur  Augmentation de la traînée  Augmentation de la consommation Conséquences d'un centrage arrière :  Augmentation de la maniabilité  Diminution de la stabilité  Braquage moins important de la gouverne de profondeur  Diminution de la traînée  Diminution de la consommation (Lire la diapo) 

19 Stabilité longitudinale
Effets moteur (1) ' Trois cas peuvent se présenter :  l'axe de traction est au-dessous de l'axe de traînée  L'ULM est cabreur l'accélération L'ULM est piqueur à la décélération L'équilibre longitudinal de l'ULM peut être perturbé par des effets moteurs (même s'ils sont faibles). En effet, en raison d'impératifs de construction, l'axe de traction peut être différent de l'axe de traînée de l'appareil, créant ainsi un couple piqueur ou cabreur. 3 cas peuvent se présenter:  1) 2)

20 Stabilité longitudinale
Effets moteur (2) ' Trois cas peuvent se présenter :  l'axe de traction est au-dessus de l'axe de traînée.  L'ULM est piqueur à l'accélération L'ULM est cabreur à la décélération 

21 Stabilité longitudinale
Effets moteur (3) ' Trois cas peuvent se présenter :  l'axe de traction est confondu avec l'axe de traînée   Le moment résultant est nul, l'équilibre est indifférent. 