Initiation à l'aéronautique - Questions.

AF340 · Message par **AF340** » 20 avr. 2015, 20:29

Bonsoir,

Je suis actuellement entrain de lire un livre sur l'aéronautique.
J'ai parfois quelques doutes et je voudrais les partager avec vous.
Je continuerai ce post au cours de ma lecture.
Merci de bien confirmer mes hypothèses ou d'ajouter des éléments si j'en ai oublié:

I) Si quelqu'un me demande, pourquoi l'aile est-elle inclinée?
1. Pour créer la sustentation (accélérer l'air sur l'extrados pour créer une différence de pression entre l'extrados et l'intrados).
2. Pour avoir un écoulement laminaire (ne pas avoir d'écoulement tourbillonnaire). Les filets d'air se rejoignent aux bords de fuite.

Ais-je oublié une raison?

II) D'ailleurs, je ne semble pas bien comprendre ce qu'il se passerait si il y avait un écoulement tourbillonnaire, pourriez-vous me l'expliquer?

III) Les hyposustentateurs (ou spoilers) diminuent fortement la portance mais augementent aussi la traînée: ce sont des plans mobiles placés exclusivement sur l'extrados de l'aile, et qui ne laisse passer aucun écoulement entre eux-mêmes et la voilure. La portance est détruite, et on constate un écoulement tourbillonnaire, générateur d'une forte traînée.

Que se passe t-il exactement? Les spoilers se lèvent. Ils perturbent l'écoulement laminaire et accéléré de l'air (grâce à la forme de l'aile). Donc l'air ayant passé sur l'extrados "rencontre" l'air passé sur l'intrados après le bord de fuite (point le plus en arrière du profile). Il y a donc un écoulement tourbillonnaire entre les spoilers et le point ou l'air se rencontre. La portance diminue (car la partie derrière les spoilers produisent une très faible différence de pression, dû à l'écoulement tourbillonnaire). Ais-je raison? Merci d'ajouter des éléments si j'en ai oublié.

IV) J'ai un peu de mal à comprendre la définition de l'angle d'incidence (AoA). J'ai trouvé 3 définition différentes:
- Angle entre la corde (segment joignant le bord d'attaque au bord de fuite) de l'aile et la trajectoire.
- Angle entre la corde et le vent relatif
-
Dans la video, le vent relatif n'a pas la même définition que dans d'autres images/livres (il dit que le vent relatif est le vent qui n'est pas impacté/touché par l'aile).

Pour vous, que représente le vent relatif? Le vent relatif est l'air qui est contre l'aile? Mais l'air sera en mesure de toucher "toute" l'aile! Donc que représente le vent relatif est ou est-il calculé?

V) Les "winglets" empêchent les tourbillons marginaux, vrai?

Merci beaucoup,

Bonne soirée!

Dubble · Message par **Dubble** » 20 avr. 2015, 20:49

J'ai un peu la flemme de répondre à tout, mais pour commencer le flux d'air est quasiment partout turbulent !
Le nombre de Reynolds de l'écoulement augmente avec la distance parcourue sur l'aile et dès qu'il dépasse une certaine limite (au bout de quelques centimètres) une transition laminaire turbulent se produit et tout l'écoulement est turbulent ensuite.

AF340 · Message par **AF340** » 20 avr. 2015, 21:37

Merci,

Pourriez-vous développer votre réponse s'il vous plaît?

Merci et bonne journée (Sydney!)

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 20 avr. 2015, 21:52

y a turbulent et turbulent. On le voit bien avec un robinet: à faible débit on a un trés joli filet d'eau avec un grand débit, ca fait du bruit et le filet se disperse un peu. Mais turbulent, ca ne veut pas dire que l'on va avoir des tourbillons de partout...

L'aile est inclinée ?
Dans quel sens ?, il y a le diédre (le V à l'endroit ou l'envers quand on regarde l'avion de face). C'est pour des raisons de stabilité. Avec un avion à ailes basse, on trouvera généralement des ailes formant un V, avec un avion à aile haute un V à l'envers. Là c'est de la physique qu'on peut expliquer soit avec des maths incompréhensible soit en comprenant un peu les choses par soit même.
Sinon, on parle de calage d'aile.
Mais ca dépend aussi du profil de l'aile.
Pour une aile à profile symétrique, tel qu'une NACA 0012, si l'avion se déplace horizontalement (et rectiligne) et que l'aile a un calage nul, les vitesses de l'air seront identiques audessus et en dessous, et la difference de pression nulle-> ca ne porte pas. Si on met une valeur positive, l'avion se déplacement toujour de maniere horizontale et rectiligne, la depression sera plus forte sur l'extrados que l'intrados et de la portance apparait.
Sur un profil dissymétrique (là un mec pas malin dit "symétrique"), il peut y avoir portance même avec un calage nul. Il existe cependant un angle (généralement négatif) pour lequel la portance est nulle (dit généralement noté alpha0)
Tu peux jette un oeil ici http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javafoil.htm puis sur le liens "applet" en bas à gauche, ca te permettra de mieux visualiser la chose (ca doit t'être passablement incompréhensible pour toi mais bon)

En cas d'écoulement tourbillonaire, c'est plus compliqué, mais généralement, ca augmente la trainée...
On rencontre cet écoulement tourbillonaire lors du décrochage. Mais il y a des "trucs" qui utilisent aussi les tourbillons: des générateurs de tourbillons ou de vortex. Ca permet de créer un écoulement tourbillonaire à des endroits spécifiques. On en trouve sur les ATR notamment et sur d'autres appareils: l'idée est d'ajouter de l'énergie à l'air pour qu'elle reste collée à la surface (c'est un résumé, le net regorge d'une telle littérature).

III) Les hyposustentateurs (ou spoilers) diminuent fortement la portance mais augementent aussi la traînée: ce sont des plans mobiles placés exclusivement sur l'extrados de l'aile, et qui ne laisse passer aucun écoulement entre eux-mêmes et la voilure. La portance est détruite, et on constate un écoulement tourbillonnaire, générateur d'une forte traînée.

Bah pour faire simple, les spoilers, ce n'est rien d'autre que de déplacer un mur vertical face au vent: ca freine fort. La perte de portance est ici crée par le fait qu'ils sont placés sur l'aile. Le tourbillon n'est qu'une conséquence de la levée des spoilers. Un tourbillon n'est rien d'autres qu'une mise en mouvement d'un fluide qui n'apporte pas d'energie au système. Dans ce cas là, l'avion donne de l'energie au tourbillon.... Casse toi pas la tête avec les écoulement tourbillonaire, car à moins d'aimer brasser des Rot, Div, .. et autres dérivées partielles, pour le commun des mortels ca ne change pas grand chose.

J'ai un peu de mal à comprendre la définition de l'angle d'incidence (AoA). J'ai trouvé 3 définition différentes: "

Le vent relatif, ce n'est rien d'autres que le vent pris à l'infini amont du véhicule (super tu es avancé avec ca).
Le plus simple c'est de prendre la voiture, de rouler fenetre ouverte et de sortir la main (gaffe aux arbres et autres voitures) et tu vas sentir le vent relatif.. Dans le cas d'une voiture, il sera paralléle à la route et donc horizontal. Si tu n'as pas de vent, ce vent sera aussi paralléle à l'axe de symétrie du véhicule. Si tu as du vent de travers, il ne le sera plus.

Le vent relatif, c'est un vecteur...
http://www.aeroskytech.com/notions/angles.png

On le confond généralement avec la trajectoire air de l'avion (s'il y a du vent, ca change tout). Cela suppose que l'avion est établie sur sa trajectoire (pas de changement de vitesse, de variation d'assiette, etc...).

Faire attention:
On parle pour un profil d'aile de l'incidence et de la corde.
On parle aussi pour un avion de corde et d'incidence. Celle-ci n'est pas forcément la même que pour le profil de l'aile (vu que l'ail à un calage par rapport à la référence de l'avion... un avion peut avoir une incidence nulle alors que pour l'aile cela peut ne pas être le cas...).
Code : Tout sélectionner
Les "winglets" empêchent les tourbillons marginaux, vrai? 
Cela les réduit, la seule facon de ne pas avoir de tourbillons marginaux, c'est d'avoir une aile fermée sur aile même.
Remarque: certaines ailes sont plus performantes que d'autres avec des winglets. Une aile bien dessinée peut ne pas avoir de winglets. Cependant, les winglets aident aussi pour retarder le décrochage, diminue les bruits aéro, etc... bref, pas toujours qu'une histoire de portance

JAimeLesAvions · Message par **JAimeLesAvions** » 21 avr. 2015, 08:57

Parfois les gens se disputent sur des définitions, mais il n'y a pas de définition officielle de l'angle d'attaque.
La précision de la définition dont tu as besoin dépend ce que tu veux faire avec.
L'angle entre la corde de l'aile et la trajectoire ou le vent relatif sont des définitions équivalentes s'il s'agit d'étudier un vol en ligne droite et établi à vitesse constante. Si tu veux étudier un régime transitoire, alors il faudra être plus précis.

Ce qui crée souvent la confusion, ce sont les traductions:
Angle d'incidence est en général la traduction en français de l'anglais angle of attack.
Calage est en général la traduction en français de l'anglais incidence. (angle entre la corde de l'aile et l'axe du fuselage)
Il y a aussi sureté traduction de security, et sécurité traduction de safety.

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 21 avr. 2015, 10:00

JAimeLesAvions a écrit : Il y a aussi sureté traduction de security, et sécurité traduction de safety.

Rah, celui là, il ne met même pas tout le monde d'accord...

AF340 · Message par **AF340** » 21 avr. 2015, 10:41

Bonjour,

Merci de vos réponses.

Bon, je ne peux vous cacher que je suis assez confus: prenons les choses dans l'ordre!

Je vous demande: pourquoi l'aile d'un avion (de ligne) est-elle ondulée? Que me répondez vous?

Le livre nous dit que les filets d'air s'inclinent alors facilement et "collent" mieux à une surface courbe.
Mais pourquoi veut t-on coller ces filets d'air? Quand nous augmentons l'incidence, la portance augmente car les filets d'air se collent mieux ; l'écoulement turbulent se réduit et la sustentation (différence de pression) augmente?

Oui, je viens de voir que l'air est turbulent voir tourbillonnaire au bord de fuite. Mais re-devient t-elle laminaire juste après le bord de fuite?
L'écoulement laminaire "lâche" l'extrados de l'aile à un certain point et l'écoulement turbulent se crée?

En gros, pour augmenter la portance il faut essayer de garder les filets d'air laminaire sur l'extrados pour créer une plus grande sustentation et limiter les écoulements laminaire (dû au lacher des filets d'air laminaire de l'extrados)?

________________

Est-ce que quelqu'un pourrait t-il m'expliquer le plan de rotation d'une hélice? Le livre ne cesse d'en parler et dit "l'hélice avance" ou bien " la distance qu'a parcouru l'helice"! Merci de bien m'expliquer....

Bonne journée,

Merci!

Flo_dr400 · Message par **Flo_dr400** » 21 avr. 2015, 11:38

Ça fait un paquet de questions à 14 ans... tu as envisagé le bia?

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 21 avr. 2015, 12:00

AF340 a écrit :Je vous demande: pourquoi l'aile d'un avion (de ligne) est-elle ondulée?

Euh, détail, car pour moi, une aile ondulée c'est ca:
http://www.dlbs.de/_medien/mediathek/ga ... 60_IMG.JPG, qui n'a rien de trés aérodynamique....

Sinon, je suppose que tu parles de courbure.
On veut faire coller ses filets d'air, par ce qu'on sait où ils sont et comment ils vont agir. Dés lors qu'il y a un écoulement tourbillonaire, il y a perte d'énergie.. ce qui n'est pas le top pour faire des économies de carburant ou avoir une bonne finesse.
Quand on augmente l'incidence, cela revient a resserer le couloir dans lequel l'air peut passer, il y a accélération de l'air et donc augementation de la dépression. Accesoirement, en dessous, il y augmentation de pression.
Ca se ne marche qu'en dessous de l'incidence de décrochage, au dela, les filets d'air se décollent et créé un mouvement tourbillonaire et frocément perte d'energie.

Le mouvement est tourbillonaire aprés le bord de fuite, mais qu'il soit turbulent ou laminaire n'a pas grand interet, ce sont deux notions trés diffférentes:
En ecoulement laminaire, les forces de viscosité sont plus importante, en écoulement turbulent, l'energie cinétique est prépopdnérante.

Le plan de rotation de l'hélice, ce n'est rien d'autre que le disque créé par l'hélice.

AF340 · Message par **AF340** » 21 avr. 2015, 12:01

Bonjour,

Je ne sais pas....un ami me le conseille.
Je vais voir si je peux et si mes parents sont d'accords.

Merci et bonne journée,

AF340 · Message par **AF340** » 21 avr. 2015, 14:18

Bonjour,

Merci beaucoup!

Je crois avoir compris, merci de bien me corriger:

On essaye de "coller" les filets d'air (généralement laminaire) sur l'extrados pour qu'il y ait une grande depression. Si les filets ne restent pas coller, cela créer un écoulement turbulent qui n'apporte aucune énergie. En augementant l'incidence, on accèlere l'air et on le colle sur l'extrados qui actionne une augmentation de la portance.

Ais-je bon?

Les filets d'air sont ils mieux collés avec une incidence faible ou épevé?

Moins il y a d'ecoulement turbulent/tourbillonnaire, plus il y a d'air "collés" sur l'extrados, plus il y a une depression, plus il y a de portance, vrai?

Merci et bonne journée.

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 21 avr. 2015, 16:22

la notion de collé n'est pas vrai, enfin... disons que c'est une image qui n'ai pas tout a fait juste.
Oublie cet notion de filet d'air collé / décollé car j'ai peur que tu t'en fasses une vision fausse.

Pour te faire une représentation peut etre un peu plus juste:
prend une ramette de feuille (100-150 feuilles)

toutes tes feuilles sont paralléles les une aux autres. Si tu pousses la premiére de la pile avec ton doigt, tu verras que celle du dessous va aussi bouger, mais un peu moins, et plus tu descends moins les feuilles bougerons.
Voilà le concept de couche limite....

Maintenant met un obstacle en face (tu prends ta pile de papier, en face tu mets un truc un peu arrondi qui ressemble a un profil d'aile d'avion) tu pousses ton tas (pas en appuyant sur le dessus mais bien en poussant). tes feuilles vont rencontrer l'obstacle et elles ne vont pas suivre complètement le profil de l'obstacle mis en place, une bulle peut apparaître (ou pas, ca dépendra du profil) c'est un début de décollement, mais toute tes feuilles vont rester en contact des unes des autres et quasiment "parallèles" les unes aux autres . Voilà visuellement ce qui se passe autour de l'aile.

Maintenant si tu mets un obstacle trop épais, que'est qui va se passer: tes feuilles ne vont plus rester en contact des unes des autres, certaines vont rester bloquer par l'obstacle (le point d'arret), certaines vont a tout pris vouloir passer desous, d'autres desssus. Pour celles qui vont passer dessus, une fois qu'elles auront passée l'obstacle elles vont se s'écarter des unes des autres tout en formant une grosse bulle, voilà a quoi ressemble un décollement,... (bon, dans le cas de cet expérience, ca marchera seulement un peu au début, après le poids des feuilles va vite faire qu'elles vont vites se regrouper....)

Quelques liens assez visuels:

AF340 · Message par **AF340** » 22 avr. 2015, 11:48

Bonjour,

Merci beaucoup chuck_73.

Donc si on me demande pourquoi la forme de l'aile (d'un avion de ligne) est-elle courbe, vous me dîtes que c'est pour accélérer les filets d'air sur l'extrados pour créer une sustentation. Mais il y a toujours un écoulement turbulent/tourbillonnaire sur le bord de fuite qui n'apporte aucune énergie. L'écoulement laminaire qui a produit cette dépression a "lâché" l'extrados a un moment donné. Si je vous demande pourquoi la portance augmente quand on augmente l'incidence, vous me dîtes que l'air est accélérer d'avantage et donc une plus grande dépression (+ de portance).

1) Tout bon?
2) Merci pour les vidéos. Cela va vraiment vite! Mais les filets d'air restent mieux sur la couche limite quand l'avion a un incidence faible ou élevé? Le but est de garder les filets d'air le plus longtemps sur l'extrados pour éviter les écoulements turbulent voir tourbillonnaire qui n'apporte rien. Quand nous augmentons l'incidence (on ne parle pas du décrochage), la portance augmente dû à l'accélération des filets d'air mais est-ce que les filets d'air restent plus longtemps sur la couche limite (plus d'air donc plus de portance aussi)?

Merci beaucoup,

A+

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 22 avr. 2015, 14:01

AF340 a écrit : Donc si on me demande pourquoi la forme de l'aile (d'un avion de ligne) est-elle courbe, vous me dîtes que c'est pour accélérer les filets d'air sur l'extrados pour créer une sustentation.

On est d'accord, je rajouterai la suppression à l'intrados.

AF340 a écrit : Mais il y a toujours un écoulement turbulent/tourbillonnaire sur le bord de fuite qui n'apporte aucune énergie.

C'est pas si simple, mais oui:
jette un opeil sur http://alainrobichon.free.fr/cours/Phys ... ements.pdf (pas la peine de regarder les équations, c'est assez bien expliqué).

AF340 a écrit : 2) Merci pour les vidéos. Cela va vraiment vite! Mais les filets d'air restent mieux sur la couche limite quand l'avion a un incidence faible ou élevé? Le but est de garder les filets d'air le plus longtemps sur l'extrados pour éviter les écoulements turbulent voir tourbillonnaire qui n'apporte rien.

Plus les filets d'air son propres, mieux c'est. A grande incindence, ils ont tendance à se décoller. D'où la mise en place de bec de bord d'attaque, qui vont réorienter ces fillets d'air vers le profil. Par conséquent, on peut augmenter l'incidence sans pour autant décrocher.

AF340 · Message par **AF340** » 22 avr. 2015, 14:16

Merci beaucoup!

Donc on peut également conclure qu'en augmentant l'incidence, on augmente la vitesse de l'air (+de portance) mais l'écoulement turbulent y est plus présent également?

Merci

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 22 avr. 2015, 16:19

oui (il existe une relation entre le Cx et le Cz). Ce qui parait logique d'ailleurs

AF340 · Message par **AF340** » 22 avr. 2015, 18:05

Merci chuck,

Regardez ceci:

Ce qui m'étonne, c'est qu'en augmentant l'incidence, on produit plus de portance mais aussi un écoulement turbulent qui nous apporte rien.
Donc les filets d'air "quittent" la couche limite bien avant contrairement à une incidence faible ou ils restent bien plus longtemps.
Donc le seul air qui a réussi à rester sur l'extrados sera accéléré. Mais est-ce suffisant?

Que se passe t-il dans cette video?
Le pilote a un incidence moyen au début. Les filets d'air arrivent à rester linéaire pratiquement jusqu'au bord de fuite.
Donc une grande partie de l'aile produit une sustentation.
Le pilote augmente ensuite l'incidence. Les filets d'air lâche la couche limite presque au bord d'attaque.
Mais, l'air, vers le bord d'attaque, est fortement accéléré.

Donc est-il mieux d'accélérer l'air mais "perdre" cette air très rapidement et crée un écoulement turbulent ou bien de ne pas accélérer l'air (bon, cela créer moins de portance) mais comme l'air reste plus longtemps sur la couche limite, avoir une plus grande surface à créer cette depression?

Merci beaucoup,

A+

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 22 avr. 2015, 18:52

AF340 a écrit :Merci chuck,

Regardez ceci:

Ce qui m'étonne, c'est qu'en augmentant l'incidence, on produit plus de portance mais aussi un écoulement turbulent qui nous apporte rien.
Donc les filets d'air "quittent" la couche limite bien avant contrairement à une incidence faible ou ils restent bien plus longtemps.
Donc le seul air qui a réussi à rester sur l'extrados sera accéléré. Mais est-ce suffisant?

N’oublie pas la surpression à l'intrados.. c'est de mémoire grosso modo 30% de la portance
Est un écoulement turbulent, porte encore mais moins.

AF340 a écrit : Donc est-il mieux d'accélérer l'air mais "perdre" cette air très rapidement et crée un écoulement turbulent ou bien de ne pas accélérer l'air (bon, cela créer moins de portance) mais comme l'air reste plus longtemps sur la couche limite, avoir une plus grande surface à créer cette depression?

Tout le dilemne de l'aérodynamique...

En gros, tout est là;:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or ... ils_minces (à tes souhaits... mais ca devrait plaire à Dubble

)

mais plus simple
http://www.aerobigorre.org/bia/download ... du_vol.pdf
et
http://accrodavion.be/Accrodavions/index.html qui je pense, devrais répondre à tes questions mieux que moi sur un forum

AF340 · Message par **AF340** » 23 avr. 2015, 08:38

Bonjour,

Merci beaucoup Chuck_73,

Sur le lien wikipedia, je ne comprends pas un mot!
Le troisième lien ne fonctionne pas ("error")...
Merci pour le deuxième sur le BIA!

Mais que réprondrez vous? Ma question est t-elle "valable"?

Merci beaucoup,

chuck_73 · Message par **chuck_73** » 23 avr. 2015, 09:18

j'ai réparé le lien