POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?

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1 POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?

2 SOMMAIRE L’EXPLICATION FACTEURS INFLUANTS PARAMETRES SUBIS ET PILOTES

3 1. L’EXPLICATION NECESSITE D’UNE FORCE VERS LE HAUT POUR CONTRER LE POIDS

4 1. L’EXPLICATION NECESSITE D’UNE FORCE VERS LE HAUT POUR CONTRER LE POIDS COMMENT CRÉER CETTE FORCE ?

5 1. L’EXPLICATION NECESSITE D’UNE FORCE VERS LE HAUT POUR CONTRER LE POIDS COMMENT CRÉER CETTE FORCE ? 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 !

6 1. L’EXPLICATION NECESSITE D’UNE FORCE VERS LE HAUT POUR CONTRER LE POIDS COMMENT CRÉER CETTE FORCE ? 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 ! Pour améliorer l’invention et comprendre, l’homme simplifie et modélise

7 1. L’EXPLICATION NECESSITE D’UNE FORCE VERS LE HAUT POUR CONTRER LE POIDS COMMENT CRÉER CETTE FORCE ? 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 ! Pour améliorer l’invention et comprendre, l’homme simplifie et modélise

8 1. L’EXPLICATION ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE

9 1. L’EXPLICATION ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE Observations

10 1. L’EXPLICATION Observations ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE
Les filets d’air sont déviés mais ils recollent au profil de l’aile

11 1. L’EXPLICATION Observations ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE
Les filets d’air sont déviés mais ils recollent au profil de l’aile Sous l’aile, la perturbation est moins marquée

12 1. L’EXPLICATION Observations ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE
Les filets d’air sont déviés mais ils recollent au profil de l’aile Sous l’aile, la perturbation est moins marquée A une certaine distance, amont/aval et haut/bas, il n’y a plus de perturbation

13 1. L’EXPLICATION ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE
Au dessus de l’aile, l’air semble être canalisé par deux cônes :

14 1. L’EXPLICATION ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE
Au dessus de l’aile, l’air semble être canalisé par deux cônes : - 1 cône avant qui se rétrécit,

15 1. L’EXPLICATION ETUDE DU MODELE EN SOUFLERIE
Au dessus de l’aile, l’air semble être canalisé par deux cônes : - 1 cône avant qui se rétrécit, - 1 cône arrière qui s’élargit

16 1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION
VITESSE

17 1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION
VITESSE

18 1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION
VITESSE

19 1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION
VITESSE

20 1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION
VITESSE

21 1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION
VITESSE

22 La pression et la vitesse évoluent en sens inverse
1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES PRESSION VITESSE La pression et la vitesse évoluent en sens inverse

23 La pression et la vitesse évoluent en sens inverse
1. L’EXPLICATION COMPORTEMENT DE L’AIR AU TRAVERS DE CONES 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)

24 1. L’EXPLICATION APPLICATION A L’AILE Pression finale
= pression initiale Vitesse finale = vitesse initiale Pression initiale Vitesse initiale

25 1. L’EXPLICATION APPLICATION A L’AILE Pressions faibles
Vitesses fortes Pression finale = pression initiale Vitesse finale = vitesse initiale Pression initiale Vitesse initiale

26 Zone de Pression faible = Dépression
1. L’EXPLICATION APPLICATION A L’AILE Zone de Pression faible = Dépression - - - - - - - - - - - -

27 1. L’EXPLICATION - - - - - - - - - - - - APPLICATION A L’AILE
Zone de Pression faible = Dépression => Effet de succion vers le haut - - - - - - - - - - - -

28 1. L’EXPLICATION - - - - - - - - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Zone de Pression faible = Dépression => Effet de succion vers le haut - - - - - - - - - - - - + + + + + + +

29 1. L’EXPLICATION - - - - - - - - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Zone de Pression faible = Dépression => Effet de succion vers le haut - - - - - - - - - - - - + + + + + + + Zone de surpression => Effet de répulsion vers le haut

30 1. L’EXPLICATION - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Ra : Résultante aérodynamique - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +

31 1. L’EXPLICATION - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Ra : Résultante aérodynamique Portance : Rz - - - - - - - Vr - - - - - Rx : Traînée + + + + + + +

32 1. L’EXPLICATION - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Ra : Résultante aérodynamique Portance : Rz Extrados - - - - - - - Vr - - - - - Rx : Traînée + + + + + + + Intrados

33 1. L’EXPLICATION - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Ra : Résultante aérodynamique Portance : Rz Extrados - - - - - - - Vr - - - - - Rx : Traînée + + + + + + + Bord d’attaque Intrados Bord de fuite

34 1. L’EXPLICATION - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Ra : Résultante aérodynamique Portance : Rz Extrados Corde de profil - - - - - - - Vr - - - - - Rx : Traînée + + + + + + + Bord d’attaque Intrados Bord de fuite

35 1. L’EXPLICATION - - - - - - - Vr - - - - - + + + + + + +
APPLICATION A L’AILE Ra : Résultante aérodynamique Portance : Rz Extrados - - - Corde de profil - - - - Vr - - - - - Rx : Traînée + + + + + + + Bord d’attaque Intrados Bord de fuite 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

36 la RESULTANTE AERODYNAMIQUE
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.

37 SOMMAIRE L’EXPLICATION FACTEURS INFLUANTS PARAMETRES SUBIS ET PILOTES

38 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.1. INVENTAIRE DES FACTEURS

39 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.1. INVENTAIRE DES FACTEURS - INCIDENCE = angle entre la corde de profil et le vent relatif Vr

40 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.1. INVENTAIRE DES FACTEURS - INCIDENCE = angle entre la corde de profil et le vent relatif - VITESSE => vent relatif Vr

41 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.1. INVENTAIRE DES FACTEURS - INCIDENCE = angle entre la corde de profil et le vent relatif - VITESSE => vent relatif - FORME DE L’AILE Vr

42 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.1. INVENTAIRE DES FACTEURS - INCIDENCE = angle entre la corde de profil et le vent relatif - VITESSE => vent relatif - FORME DE L’AILE - CARACTERISTIQUES DE L’AIR Vr

43 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.2. INCIDENCE Rz Rx Ra i = 0 à 1° Vr

44 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.2. INCIDENCE Rz Rx Ra i = 0 à 1° Vr Rx Rz Ra i = 8 à 12° Vr

45 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.2. INCIDENCE Rz Rx Ra i = 0 à 1° Vr Rx Rz Ra i = 8 à 12° Rx Rz Ra i = 18° Vr

46 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.2. INCIDENCE Rz Rx Ra i = 0 à 1° Vr Rx Rz Ra i = 8 à 12° Rx Rz Ra i = 18° Vr Rz Rx Ra i > 18° Rz < Poids => DECROCHAGE Vr

47 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.2. INCIDENCE (suite) Vr Rx Rz Ra Rz = ½ ρ V² S Cz Rx = ½ ρ V² S Cx

48 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.2. INCIDENCE (suite) Vr Rx Rz Ra Rz = ½ ρ V² S Cz Rx = ½ ρ V² S Cx Cz i =18° Cz max i =10° Décrochage Cx

49 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.3. VITESSE Vr Rx Rz Ra 2 Vr 4 Rx 4 Rz 4 Ra Rz = ½ ρ V² S Cz Rx = ½ ρ V² S Cx

50 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
2.4. FORME DE L’AILE SURFACE Ra Rz Vr Rx S Rz = ½ ρ V² S Cz Rx = ½ ρ V² S Cx 2 Rz 2 Ra Vr 2 Rx 2 S

51 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
SURFACE (suite) Ra Rz Vr Rx S Rz = ½ ρ V² S Cz V diminue mais S augmente ou V augmente mais S diminue Rz reste constant

52 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
SURFACE (suite) Ra Rz Vr Rx S Rz = ½ ρ V² S Cz V diminue mais S augmente ou V augmente mais S diminue Rz reste constant Le 1er cas est particulièrement intéressant pour le décollage et l’atterrissage => Variation de S à l’aide des volets

53 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
L’ALLONGEMENT (λ) Envergure 9.80 λ = TB 10 : λ = = 6.5 Corde 1.65 Envergure Corde

54 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
L’ALLONGEMENT (λ) Envergure 9.80 λ = TB 10 : λ = = 6.5 Corde 1.65 λ influe sur le Cx Si λ grand => Cx petit et inversement Envergure Corde

55 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
L’ALLONGEMENT (λ) Envergure 9.80 λ = TB 10 : λ = = 6.5 Corde 1.65 λ influe sur le Cx Si λ grand => Cx petit et inversement Envergure Corde Application : aile de planeur Très grande envergure => λ important => Traînée faible

56 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
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.

57 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
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

58 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
RESUME Facteur Influence Incidence Vitesse Surface de l’aile Allongement de l’aile Densité de l’air

59 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
RESUME Facteur Influence Incidence Rz augmente avec l’incidence jusqu’à environ 18° puis décroît très rapidement alors que Rx devient alors prédominante (décrochage). Vitesse Surface de l’aile Allongement de l’aile Densité de l’air

60 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
RESUME Facteur Influence Incidence Rz augmente avec l’incidence jusqu’à environ 18° puis décroît très rapidement alors que Rx devient alors prédominante (décrochage). Vitesse Rz et Rx augmentent avec le carré de la vitesse. Surface de l’aile Allongement de l’aile Densité de l’air

61 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
RESUME Facteur Influence Incidence Rz augmente avec l’incidence jusqu’à environ 18° puis décroît très rapidement alors que Rx devient alors prédominante (décrochage). Vitesse Rz et Rx augmentent avec le carré de la vitesse. Surface de l’aile Rz et Rx augmentent proportionnellement avec la surface de l’aile. Allongement de l’aile Densité de l’air

62 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
RESUME Facteur Influence Incidence Rz augmente avec l’incidence jusqu’à environ 18° puis décroît très rapidement alors que Rx devient alors prédominante (décrochage). Vitesse Rz et Rx augmentent avec le carré de la vitesse. Surface de l’aile Rz et Rx augmentent proportionnellement avec la surface de l’aile. Allongement de l’aile Une aile à fort allongement possède une traînée plus faible. Elle est donc plus performante. Densité de l’air

63 2. FACTEURS INFLUANTS SUR Ra
RESUME Facteur Influence Incidence Rz augmente avec l’incidence jusqu’à environ 18° puis décroît très rapidement alors que Rx devient alors prédominante (décrochage). Vitesse Rz et Rx augmentent avec le carré de la vitesse. Surface de l’aile Rz et Rx augmentent proportionnellement avec la surface de l’aile. Allongement 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

64 SOMMAIRE L’EXPLICATION FACTEURS INFLUANTS PARAMETRES SUBIS ET PILOTES

65 3. PARAMETRES SUBIS ET PARAMETRES PILOTES
Densité de l’air

66 3. PARAMETRES SUBIS ET PARAMETRES PILOTES
Densité de l’air Caractéristiques de l’aile Surface fixe (hors utilisation des volets) Allongement fixe

67 3. PARAMETRES SUBIS ET PARAMETRES PILOTES
Densité de l’air 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)

68 3. PARAMETRES SUBIS ET PARAMETRES PILOTES
Vitesse Incidence Surface et courbure de l’aile lors de l’utilisation des volets

69 3. PARAMETRES SUBIS ET 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

70 3. PARAMETRES SUBIS ET 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 Cz i =18° Cz max Décrochage

71 3. PARAMETRES SUBIS ET 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 Cz i =18° Cz max Décrochage Rz peut rester constant alors que la vitesse change : il faut modifier Cz en agissant sur l’incidence V Incidence

72 POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?

73 POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?
La forme de l’aile génère, grâce à la vitesse, une force capable de surpasser le poids de l’avion.

74 POURQUOI L’AVION VOLE-T-IL ?
La forme de l’aile génère, grâce à la vitesse, une force capable de surpasser le poids de l’avion. Le pilote adapte en permanence certains paramètres pour entretenir et tirer le meilleur profit de cette force.