FACTEURS INFLUANT SUR LA PORTANCE ET LA TRAINEE

FACTEURS INFLUANT SUR LA PORTANCE ET LA TRAINEE

II – FACTEURS INFLUANT SUR LA PORTANCE ET LA TRAINEE 1 – PORTANCE ET TRAINEE Rappel de définition Portance Traînée Schéma Équation de Rz et Rx

II – FACTEURS INFLUANT SUR LA PORTANCE ET LA TRAINEE 2 – CARACTERISTIQUES DE CES DIFFERANTS FACTEURS - Masse volumique de l’air Définition Évolution de ‘ ’ en fonction de l’altitude Évolution de ‘ ’ en fonction de la température - Vitesse - Surface - Coefficient de portance et de traînée

II – FACTEURS INFLUANT SUR LA PORTANCE ET LA TRAINEE 3 – CONSEQUENCES - liées à la machine - liées à la charge - liées à l’environnement - liées au pilotage Symétrie de vol Dispositif hypersustentateurs Relation vitesse – incidence Limites du domaine de vol

4 – CONCLUSION - SECURITE

RAPPELS Angle d’incidence

Rz RFA Centre de poussée Dépressions = 2/3 de RFA Rx Vent relatif Surpressions = 1/3 de RFA

DÉCOMPOSITION DE LA RÉSULTANTE AÉRODYNAMIQUE Suivant la perpendiculaire au sens de déplacement des filets d’air : - Portance notée Fz - Exprimée par la relation Fz = 1. . S. V². Cz 2 Cz est appelé le coefficient de portance

DÉCOMPOSITION DE LA RÉSULTANTE AÉRODYNAMIQUE Suivant la parallèle au sens de déplacement des filets d’air : - Traînée notée Fx - Exprimée par la relation Fx = 1. . S. V². Cx 2 Cx est appelé le coefficient de traînée

DÉCOMPOSITION DE LA RÉSULTANTE AÉRODYNAMIQUE Ra se décompose en : Portance Fz telle que : Fz = 1. . S. V². Cz 2 Traînée Fx telle que : Fx = 1. . S. V². Cx 2 On constate que si Ra varie (augmentation au diminution) la portance et la traînée varient dans le même sens. On définit la finesse comme le rapport entre la portance et la traînée. Finesse (F) = Portance / Traînée = Cz / Cx

2 - CARACTERISTIQUES DE CES DIFFERENTS FACTEURS Masse volumique de l’air : La masse volumique est le quotient de la masse d’un corps par son volume. Symbole de la masse volumique : (Rhô) L’air est un fluide Densité : 1, 225 kg/m 3 Valeur standard de la pression exercée par l’air (pression atmosphérique) : 1013, 25 hpa.

ρ Évolution de ‘ρ’ en fonction de l’altitude :

Évolution de ‘ ’ en fonction de la température : ρ

3 – CONSEQUENCES (suite 1) Conséquences liées à l’environnement: * La masse volumique : ρ liée à l’altitude et à la température à la pression atmosphérique Quand P diminue, il faudra que V et Cz augmentent P augmente, il faudra que V et Cz diminuent * L’humidité : décollement les filets d’air

Variation de la résultante aérodynamique en fonction de la vitesse : Pour une même incidence, si la vitesse augmente, la valeur de la résultante aérodynamique augmente comme le carré de la vitesse Ce que l’on peut écrire : Ra = f(V²)

Variation de la résultante aérodynamique en fonction de l’incidence : La vitesse reste constante tandis que l’angle d’incidence varie : On constate que si l’incidence augmente, la résultante aérodynamique augmente (dans un premier temps) : Ra = f(incidence)

Visualisation de la variation de la résultante aérodynamique en fonction de l’incidence

3 – CONSEQUENCES (suite 3) Relation Vitesse Incidence : en agissant sur α (l’angle d’incidence), le pilote modifie la Portance Vitesse: agit directement sur la RFA (résultante des forces aéro dynamique) On remarque la relation « Vitesse-Incidence » : En palier stabilisé - Quand V augmente, α diminue - Quand V diminue, α augmente

Coefficients de portance et de traînée : Point ou le Cz est maximum 15° Cz 12° 10° 18° INCIDENCE DE DECCROCHAGE Point de finesse maximum meilleur rapport Cz/Cx 5° Point ou le Cx est minimum 2° 0° 0 Point ou la portance est nulle Cx

3 - CONSEQUENCES Conséquences liées à la machine : forme de l’aile (flèche – dièdre) le profil la surface alaire (fixe pour une machine donnée) type de voilure

Autres facteurs dont dépend la valeur de Ra: La forme de l’aile : L’état de la surface du profil : la résultante sera plus importante sur un profil lisse et propre que sur le même profil rugueux (importance d’avoir un ULM propre).

Autres facteurs dont dépend la valeur de Ra: La forme du profil Profil biconvexe symétrique (aile d’avion de voltige – empennage vertical) Profil biconvexe dissymétrique (empennage horizontal) Profil creux (intrados concave et extrados convexe - voilure)

LA RÉSULTANTE AÉRODYNAMIQUE La résultante aérodynamique est donc fonction de : - La masse volumique de l’air : Plus l’air est dense plus il est porteur. En hiver, l’air est froid (dense), pour une même incidence, la résultante aérodynamique est plus importante qu’en été où l’air chaud (moins dense) est moins porteur; - La surface de l’aile : Plus l’aile possède une surface importante, plus grande est la valeur de la résultante aérodynamique - La vitesse de l’écoulement de l’air autour du profil : La valeur de la résultante aérodynamique varie comme le carré de la vitesse - L’incidence, la forme de l’aile, l’état de surface de l’aile, le profil de l’aile, son allongement … : Tout ceci est réuni dans la valeur Ca (coefficient aérodynamique) Ra = 1. . S. V². Ca 2

Conséquences liées à la charge : - Poids embarqué - Centrage : Respect de la plage de centrage Piqueur ou cabreur - effort aux commandes - augmentation de la Traînée

3 – CONSEQUENCES (suite 2) Conséquence liées au pilotage : * La symétrie de vol : Vol optimal (maximum des capacités aérodynamiques) * Dispositif hypersustentateur : Vol optimal décollage et atterrissage (modification du Profil)

3 – CONSEQUENCES (suite 4) * Limites du domaine de vols : limite haute : VNE - au delà, dégradation de la structure. (limite donnée par le constructeur) limite basse : VS - incidence de décrochage (limite donnée par le constructeur et à vérifier lors d’un vol d’essai)

EXEMPLE D’APPLICATION DE LA FORMULE Ra = 1. . S. V². Ca 2 Fz = 1. . S. V². Cz Dans les formules on utilise les unités suivantes: 2 Fx = 1. . S. V². Cx 2 Newton (N) kg/m 3 m 2 m/s nombre sans dimension • La portance d’un ULM en vol à la vitesse de 180 km/h est de 15000 Newton et sa surface alaire est de 20 m 2. Calculez son Cz (on prendra = 1, 2 kg/m 3). Que devient le Cz si l’avion ralentit à 90 km/h? • Résolution: simple application de la formule précédente, mais il ne faut pas oublier de convertir la vitesse en m/s. Or, 180 km/h = 50 m/s. Par suite, on trouve Cz = 0, 2. Pour la seconde partie de la question, on a: 90 km/h = 25 m/s donc Cz = 0, 8. Ceci met bien en évidence l’influence du carré de la vitesse ( ici, V divisée par 2 alors Cz multiplié par 4).

4 - CONCLUSIONS SECURITE Vitesse = Vie