Empennage arrière (pof, perf)

Vous passez l'ATPL théorique EASA? Vous vous tirez les cheveux pour comprendre ci ou ça? vous cherchez des exemples de questions? Ce forum est fait pour vous!

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fouga
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Empennage arrière (pof, perf)

Message par fouga »

Salut,

Je me retrouve avec des questions conflictuelles dans ma QB et j'aurais besoin de clarification.

Le tailplane (tp) sert à compenser le moment généré par le fait que le centre de grativé (cg) de l'avion n'est pas coincident avec le centre de pression (cp) de l'aile.

On sait qu'un centrage avant augmente la consommation, améliore la stabilité et diminue la manoeuvrabilité de l'avion:
Donc pour moi le cg est bien en avant du cp, il y a un moment à piquer et le tp compense en générant une force vers les bas, ce qui provoque un pitch up de sa part.

Centrage arrière, peu stable, très contrôlable, consomme moins:
A l'extrême le cg est en arrière du cp, on a du côté de l'aile un moment à cabrer, le tp compense en générant une force vers le haut, pitch down.

Dans les faits, j'imagine qu'on a quasi tout le temps le cg en avant du cp est qu'un centrage arrière correspond à un cg plus proche du cp qu'un centrage avant, le bras de levier étant moins fort, le tp pour compenser doit générer moins de force, la trainée induite du tp est plus faible par conséquent et la consommation plus faible, par contre comme le bras de levier est plus faible au niveau de l'aile est plus faible, les actions sur la profondeur sont plus fortes (contrôlabilité augmentée). Est-ce que jusque là j'ai juste?

On peut donc avoir le tp qui génère ou bien un moment à piquer, ou bien un moment à cabrer selon la situation... pour l'Atpl quand on nous dit rien, on doit considérer que la force généré est vers le haut ou le bas? car cela influence pas mal les réponses :tss:

Je prends un exemple, on nous dit que le trim reste bloqué en position croisière, que faut il faire lors de l'atterrissage?
La bonne réponse est de bouger les passagers vers l'arrière pour modifier le centrage et augmenter la vitesse d'approche pour avoir suffisamment de défense au niveau de la profondeur pour arrondir (l'avion a une tendance à piquer sinon).

Je ne suis pas d'accord avec cette réponse... en croisière le cp aura tendance à reculer (tuck under, d'où le trim stabilizer pour qui sert pour trimer selon le Mach affiché) et donc donner un moment à piquer à l'avion.
En conséquence le trim va générer une force vers le bas pour donner une tendance à cabrer et compenser le changement du cp.
S'il plante à ce moment là, il va nous maintenir une tendance à cabrer et si je suis d'accord sur augmenter la vitesse, j'aurais dit qu'on devrait placer les passagers vers L'avant...

Si on néglige le recul du cp mais qu'on a un avion centré avant, en croisière on peut trimer pour compenser la force aérodynamique de l'aile à haute vitesse qui donne un moment à piquer en générant plus de force vers le bas au niveau du tp. S'il plante à ce moment, il générera encore un moment à cabrer à l'atterrissage et donc on devrait appliquer à nouveau un déplacement des passagers vers l'avant et pas vers l'arrière.

Est-ce que quelqu'un peut me dire si je fais une erreur, et où?

Merci.
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Dubble
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Message par Dubble »

Probablement qu'il ne fallait pas prendre en compte le tuck under.
La question ne précise pas le type d'avion, si ?
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fouga
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Message par fouga »

Non, si ce n'est que c'est un avion avec beaucoup de passagers donc un liner...

Donc en temps normal, si on ignore le tuck under, le cg est en avant ou en arrière du cp? Et du coup, on considère que le tp génère une force vers le haut ou le bas?
Je parle bien pour répondre aux questions de l'Atpl, en vrai c'est autre chose...
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Dubble
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Message par Dubble »

L'ATPL est calé sur le 737-400 il me semble, donc c'est bien un avion stable avec le CG en avant du CP (y compris à la limite arrière) et un empennage toujours déporteur.

Là où mes souvenirs deviennent flous c'est qu'il me semble qu'il est possible d'avoir un avion stable avec un empennage porteur (mais dans une certaine limite, si l'empennage est de plus en plus porteur, passé un seuil, l'avion sera forcément instable). De mémoire, une histoire de CG en arrière du CP de l'aile mais en avant du CP de l'avion complet.
Malheureusement la mécavol n'est plus mon métier depuis trop longtemps :non:

Sur ta question, le concept du tuck under est effectivement que le CP recule (par exemple, on prenait de 25 à 50% de la corde pour notre projet d'avion supersonique en école).
Donc un manche de boeing se mettrait à reculer pour compenser ça.
Mais est-tu bien sûr qu'il serait dans une position moins cabrée qu'à l'approche ? Surtout car quand tu commences à sortir toutes les confs ça te fait un certain moment à piquer.
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Ces96
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Message par Ces96 »

Je ne suis pas d'accord avec cette réponse... en croisière le cp aura tendance à reculer (tuck under, d'où le trim stabilizer pour qui sert pour trimer selon le Mach affiché) et donc donner un moment à piquer à l'avion.
En conséquence le trim va générer une force vers le bas pour donner une tendance à cabrer et compenser le changement du cp.
S'il plante à ce moment là, il va nous maintenir une tendance à cabrer et si je suis d'accord sur augmenter la vitesse, j'aurais dit qu'on devrait placer les passagers vers L'avant...
L'assiette en croisière est d'environ 4°, la gouverne de profondeur doit donc générer une certaine force pour pouvoir cabrer l'avion à cette vitesse là. En revanche lors de l'approche, si la gouverne de profondeur est à la même incidence qu'en croisière, la force générée sera inférieure à celle de l'avion en croisière étant donné que la vitesse est bien inférieure. Donc pour compenser le manque de force à basse vitesse, il faut donc reculer le CG.

Cependant je ne suis pas sur de bien comprendre ce qui te dérange dans la question...
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fouga
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Message par fouga »

En fait c'est plus clair là, je m'étais embrouillé...

certaines explications de Bristol prêtent aussi à confusion, mais là back to basic ça va mieux.
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fouga
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Message par fouga »

Encore une petite question...

Pourquoi quand la vitesse augmente il faut trimer à piquer pour garder le palier (et la réciproque quand la vitesse diminue)?
Je le fais quand je vole sans me poser la question, mais l'explication qui est derrière m'est inconnue.

Quand on augmente la vitesse la portance augmente et l'avion se cabre, mais l'empennage est aussi soumis à cette vitesse plus élevée donc pourquoi ça ne s'annule pas et on doit compenser à piquer?
De plus, quand la vitesse augmente, si on se concentre uniquement à l'aile, la force est augmentée en arrière du cg de gravité où se situe le cp, on devrait donc avoir un moment piqueur...

De la même façon, pourquoi quand on sort les volets, on a à ce moment là un moment piqueur et on doit compenser à cabrer?

J'ai dû zapper un truc dans le cours, je sais répondre aux questions de la QB, mais si je peux savoir pourquoi je réponds telle réponse ce sera mieux :)
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teubreu
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Message par teubreu »

fouga a écrit :De plus, quand la vitesse augmente, si on se concentre uniquement à l'aile, la force est augmentée en arrière du cg de gravité où se situe le cp, on devrait donc avoir un moment piqueur...
Plus de portance avec un poids constant, l'avion va monter, donc il faut compenser à piquer.
fouga a écrit :De la même façon, pourquoi quand on sort les volets, on a à ce moment là un moment piqueur et on doit compenser à cabrer?
Là par contre le profil de l'aile est complètement modifié et le cp de déplace franchement en arrière.
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Sandwich
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Message par Sandwich »

fouga a écrit :Encore une petite question...

De la même façon, pourquoi quand on sort les volets, on a à ce moment là un moment piqueur et on doit compenser à cabrer?
Ça c’est du au déplacement (vers l'arrière) du point d’application de la force de portance à la sortie des volets.
Ça génère un « couple » à piquer (couple entre le vecteur poids et le vecteur portance)

Et donc on compense à cabrer (au compensateur)
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Dubble
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Message par Dubble »

fouga a écrit :Encore une petite question...

Pourquoi quand la vitesse augmente il faut trimer à piquer pour garder le palier (et la réciproque quand la vitesse diminue)?
Je le fais quand je vole sans me poser la question, mais l'explication qui est derrière m'est inconnue.

Quand on augmente la vitesse la portance augmente et l'avion se cabre, mais l'empennage est aussi soumis à cette vitesse plus élevée donc pourquoi ça ne s'annule pas et on doit compenser à piquer?
De plus, quand la vitesse augmente, si on se concentre uniquement à l'aile, la force est augmentée en arrière du cg de gravité où se situe le cp, on devrait donc avoir un moment piqueur...

De la même façon, pourquoi quand on sort les volets, on a à ce moment là un moment piqueur et on doit compenser à cabrer?

J'ai dû zapper un truc dans le cours, je sais répondre aux questions de la QB, mais si je peux savoir pourquoi je réponds telle réponse ce sera mieux :)
C'est une conséquence de l'aérodynamique de l'aile :
Quand l'incidence augmente et que le coefficient de portance augmente, le moment de l'aile augmente dans le sens à piquer.
Il faut donc tirer sur le manche pour compenser ce moment.
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fouga
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Message par fouga »

teubreu a écrit :
fouga a écrit :De plus, quand la vitesse augmente, si on se concentre uniquement à l'aile, la force est augmentée en arrière du cg de gravité où se situe le cp, on devrait donc avoir un moment piqueur...
Plus de portance avec un poids constant, l'avion va monter, donc il faut compenser à piquer.
fouga a écrit :De la même façon, pourquoi quand on sort les volets, on a à ce moment là un moment piqueur et on doit compenser à cabrer?
Là par contre le profil de l'aile est complètement modifié et le cp de déplace franchement en arrière.
Ok merci, ça c'est clair, si la portance est supérieur au poids, on monte, mais je reste toujours bloqué quelque part :tss: on pourrait très bien monter en étant en palier (comme un hélico), comme cette augmentation de portance se fait aussi au niveau de l'empennage, pourquoi tout ne s'équilibre pas et on a dans les faits le nez qui monte?

Je sais que mes questions sont tordues, mais je préfère bien comprendre plutôt que d'y aller en sachant la réponse et si on me pose une question reformulée ou proche dans l'écriture mais différente dans le sens je me fasse poutrer... 8)
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teubreu
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Message par teubreu »

Monter en palier c'est un concept qui m'échappe un peu, qu'est-ce que tu veux dire, à assiette nulle ?
L'augmentation de déportance sur l'empennage est plus faible en valeur absolue que l'augmentation de portance sur les ailes, donc augmentation de vitesse => portance globale augmentée.
Ensuite, tu es trimé pour une vitesse donnée. Si tu augmentes le régime moteur, un avion stable aura tendance à chercher la vitesse pour laquelle tu es compensé, donc le nez va se lever pour "perdre" l'excédent de vitesse.
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TheEwook
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Message par TheEwook »

Une autre facon de voir les choses étant d'utiliser la formule de la portance.

Portance = 1/2 rho V² S CL

Si tu acceleres, V augmente et donc la portance va augmenter. Si tu ne fais rien, l'avion monte car en palier la portance est égale au poids de l'avion. Si tu veux garder le palier tu dois donc diminuer CL (en modifiant AoA).

Perso, je prefere utiliser et résonner en utilisant les formules mathématiques le plus possible.

Concernant le fait de monter en palier. La difference c'est qu'entre un avion et un Hélico c'est qu'un avion à besoin de vitesse pour avoir de la portance, alors qu'un hélico non. Il a juste besoin de faire tourner les pales d'hélices plus vite afin de generer plus de portance.

Toujours en utlisant la formule de la portance, si V = 0, La portance est nulle.

Une autre chose à considérer c'est en monté, La portance est inférieur au poids et pourtant l'avion monte. Cela est du à l'ajout de la poussée des moteurs.

En esperant que cela t'aide à comprendre
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Cls
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Message par Cls »

fouga a écrit :
Ok merci, ça c'est clair, si la portance est supérieur au poids, on monte, mais je reste toujours bloqué quelque part
Pas du tout. Si la portance est supérieure au poids, l’equilibre (somme des forces appliquées = 0, somme des moments des forces = 0) est rompu, l’avion change de trajectoire (son vecteur vitesse pivote).

Mais ça ne va pas durer. L’avion va ralentir.

Pour monter, il faut que la puissance utile soit supérieure à la unissante nécessaire au vol en palier. L’avion monte parce que son vecteur vitesse est dirigé vers le haut.

C’est de la mécanique du vol niveau ppl.

Claude
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fouga
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Message par fouga »

Salut,

Merci pour les réponses, en fait j'ai voulu faire trop analytique, dans mon raisonnement, je pars du principe que comme le poids agit au niveau du cg, le moment est nul, on a le cp toujours en arrière du cg, donc il génère un moment à piquer, le tp va quant à lui génère un moment à cabrer.

Chaque éléments est soumis à la même équation déjà citée: L = 0.5 * rho * V² * S * CL, où dans notre cas S et CL changent pour chacune des surfaces.
Donc d'un point de vue purement mathématique, si on est correctement trimé à la base, quand on augmente la vitesse seul V change et on devrait avoir toujours l'équilibre au niveau des moments (la tendance à tourner d'une des surfaces est compensé par l'autre) d'où mon embrouille...

Dans les faits je sais que ce n'est pas le cas, à basse vitesse pour restaurer l'équilibre on augmente CL via une augmentation de l'incidence du tp, à haute vitesse on fait l'inverse.

Est-ce que ce serait pas lié au phénomène du downwash (je sais pas comment on dit en Français), qui serait plus marqué à basse vitesse car haute incidence de l'aile et qui diminuerait l'efficacité du tp (donc le nez tombe et on doit tirer sur le manche pour compenser) et à haute vitesse l'inverse, comme V élevée, incidence faible de l'aile, donc peut de downwash, donc le tp est "trop efficace" et fait cabrer l'avion, obligeant à compenser en poussant sur le manche?

Cela expliquerait pourquoi l'avion a une position d'équilibre et tend à y revenir pour une seule configuration trim/vitesse possible?
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