aerodynamique 2


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Force aérodynamique : Fa

 

Jusqu'à présent nous n'avons vu la portance comme Force (les différents champs de pression), celle-ci avec la force de traînée représentent la FORCE AÉRODYNAMIQUE

 

Forces de pression +
Forces de frottement

= Force aérodynamique

 

La portance : Fz

 

 

Fz = ½ r S V² Cz

Unité :

r : kg/m³ (rho) : masse volumique

V : m/s : vitesse aérodynamique

S : m² : surface alaire

Cz : sans mesure : coefficient de portance

Cz dépend de :

  • la forme du profil
  • de l'état de surface
  • de l'incidence

 

 

La traînée : Fx

 

Fx = ½ r S V² Cx

Unité :

r : kg/m³ (rho) : masse volumique

V : m/s : vitesse aérodynamique

S : m² : surface alaire

Cx : sans mesure : coefficient de traînée

Cx dépend de :

 

  • la forme du profil
  • de l'état de surface
  • de l'incidence
  • du nb de Reynolds (couche limite)
  • du nb de MACH

 

La traînée est le résultat de deux types de forces :

Les forces de frottement dans la couche limite (traînée de profil)

Les mouvements circulaires du fluide en bout d'aile (tourbillons marginaux)

 

Traînée de profil

Aussi appelé "Traînée de forme"

 

 

Traînée induite

La différence de pression entre l'intrados et l'extrados entraîne des tourbillons marginaux en bout d'aile

Le sillage dangereux des gros porteurs vient, entre autres de ces tourbillons, nombre d'accidents au décollage et à l'atterrissage en sont le résultat.

Ces tourbillons augmentent en diamètre, ils ont des vitesses de l'ordre de 20 m/s à 2700 m de l'avion et descendent à 2.5 m/s pour suivre une trajectoire parallèle, 300 m plus bas.

Faible allongement = grande pertes marginales

Grand allongement = faible pertes marginales

 

l = E²/S

E = Envergure

S = Surface alaire

 

l = 2

l = 8

 

L'approche du sol diminue les tourbillons marginaux, donc la traînée. Cela peu diminuer jusqu'à 50 % de traînée induite, et donc de 40 % de traînée totale (cf. : Aviation Magazine 1969)

C'est pour cette raison qu'au décollage le ptit n'avions semblera avoir un tigre à la place du moteur, et s'essoufflera rapidement après qques mètres d'altitude.

De même pour l'atterrissage, proche du sol le ptit n'avion reprendra du badin, il ne voudra pas se poser et "avalera" une bonne partie de la piste
Ce phénomène est surtout sensible sur les ailes basses

 

Pour diminuer ces tourbillons indésirables, des ingénieurs ont inventés des ptits plans en bout d'aile = les Winglets

Leur but est de casser l'écoulement circulaire sur l'extrémité de l'aile

 

 

 

La résultante aérodynamique : Fa

Fa = Fx + Fz

Fa = ½ r S V² Ö(Cx² . Cz²)

 

 

La finesse : f

 

La finesse caractérise la qualité d'une aile

f = Fz / Fx = Cz / Cx

 

Plus la Finesse est grande, et meilleur sont les performances de l'avion

Dans l'absolu, on peu dire qu'un avion ayant une finesse de 12, planera sur 12 km, avec une hauteur initiale de 1 km (moteur coupé)

Les Winglets améliorent sensiblement la finesse d'une aile, ils peuvent gagner 15 %

 

 


Dans les prochaines pages, en cours de réalisation, nous verrons :

- La polaire...

Vous avez demandé l'expli ??? Ne quittez pas !!!

 


 

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