MECANIQUE DE VOL
Définitions
Profil: Coupe verticale de l’aile
Corde de profil: Ligne joignant le bord d’attaque au bord de fuite
Profondeur: Longueur de la corde de profil de l'aile. La profondeur est la distance, en un point quelconque de l'aile, comprise entre le bord d'attaque et le bord de fuite
Epaisseur : Distance maximum entre l’extrados et l’intrados
Envergure: Distance entre les extrémités des deux ailes
Allongement: Envergure / Profondeur moyenne
Surface alaire : Surface totale de la voilure, y compris celle qui traverse le fuselage.
La charge alaire : La charge alaire est le rapport du poids de l'avion sur la surface portante de cet avion.
Charge alaire = poids de l'avion / surface portante
L'angle d'incidence
C’est l’angle compris entre la corde de profil de l'aile et la trajectoire.
L’angle d’incidence: c’est l’angle d’attaque de l’air. Angle entre la corde de profil et la trajectoire(ou les filets d’air).
L’angle d’assiette: c’est l’angle entre la corde de profil et l’horizon.
L’angle de plané ou Pente: c’est l’angle entre la trajectoire (ou les filets d’air) et l’horizon.
Les 3 angles sont liés. Pente + Incidence = Assiette.
Les forces aérodynamiques
Lorsque l'aéronef se déplace, l'air s'accumule sous les ailes et provoque une pression qui va pousser les ailes vers le haut. Par ailleurs, un "manque d'air" (dépression) va se produire sur le dessus des ailes. Cette dépression va aspirer l'aile vers le haut.
La force ainsi générée par l'écoulement de l'air autour du profil d'aile s'appelle la résultante aérodynamique (R)
La résultante aérodynamique pousse l'aile vers le haut et vers l'arrière en même temps. On peut donc la décomposer en 2 forces : la portance, la traînée, qui "porte" l'avion vers le haut qui s'oppose au déplacement de l'avion .
Remarques:
Plus l’angle de plané est faible meilleure est la finesse.
Si la vitesse diminue à incidence contante,la portance diminue.
Si la vitesse augmente à incidence constante il faut réduire l’incidence pour garder le pallier.
Si on augmente l’incidence à vitesse constante il faut augmenter la puissance.
Sous une même voile un pilote lourd va plus vite mais descend plus vite.
La vitesse est le facteur le plus important car son augmentation influence la portance au carré. E=1/mv2
La finesse
C’est le rapport entre distanceparcourue et hauteur perdue.
C'est une des caractéristiques les plus importante d'une aile. Sa valeur est modifiée en fonction du vent.
La finesse est donc une caractéristique propre d'une aile. Une voile de parapente, donnée pour une finesse conservera cette caractéristique, quelque soit la charge.
La modification de la charge alaire, fera un vol plus rapide si avec plus de poids et inversement.
Comment ça vole?
Cette portance est due à la formation simultanée d'une dépression au dessus de l'aile ainsi que d'une surpression au dessous de cette même aile.
Pour une incidence moyenne, la surpression à l'intrados et la dépression à l'extrados représentent respectivement 25 % et 75 % de la portance
Un aéronef est soumis à 4 forces
En palier : La portance équilibre le poids. La traction équilibre la traînée.
En montée : La portance équilibre la grande composante du poids. La traction équilibre la traînée + la petite composante du poids.
La traction doit donc être plus importante qu’en palier.
En descente : La portance équilibre la grande composante du poids. La traction + la petite composante du poids équilibrent la traînée.
La traction doit donc être moins importante qu’en palier.
La petite composante du poids peut même remplacer la traction
Facteur de charge
C'est une grandeur qui traduit l'effort appliqué à la structure de l'aéronef.
Le facteur de charge est le rapport entre la charge totale supportée par la structure d’un appareil et le poids réel de cet appareil.
Facteur de charge = Poids apparent (gravité + forces d'inertie) / Poids réel = Portance/ Poids |
Le nombre obtenu est sans unité mais il s’exprime parfois en « g ».
Le poids est la masse multiplié par le facteur G: P = M*G
Un avion subit un facteur de charge positif quand la portance est orientée dans le sens
habituel, vers le « toit » de l’avion, et négatif dans le sens contraire.
Le pilote et ses passagers subissent le même facteur de charge que l’avion lors d’une évolution.
- facteur de charge supérieur à 1 : sensation de tassement
- facteur de charge proche de 0 : sensation d'apesanteur
- facteur de charge négatif : sensation d'être projeté vers le haut
Facteur de charge en palier : La portance est égale au poids : le facteur de charge est de 1.
Facteur de charge en montée ou en descente : La portance est inférieure au poids : le facteur de charge est < 1
Facteur de charge en virage
La portance doit augmenter pour maintenir le vol en palier. Le facteur de charge en virage augmente avec l’inclinaison.
Le corps prends du poids, notion de G, c est le facteur de charge.
Virage: Facteur de charge n > 1à 45° n = 1,4 à 60° n = 2
Facteur de charge en ressource
Dans le cas d'un changement rapide de trajectoire dans le plan vertical, le facteur de charge est d'autant plus important que la vitesse de l'avion est grande et que le rayon de courbure de la trajectoire est petit
Remarque: Le facteur de charge et la vitesse sont plus élevés en virage qu’en palier.
A vitesse constante pour maintenir le pallier en virage il faut augmenter l’incidence.
Si le poids augmente, l’angle d’incidence de décrochage ne varie pas et et la vitesse de décrochage augmente.
En virage en pallier si la vitesse augmente, le facteur de charge reste constant et le rayon de virage augmente.
La vitesse de décrochage à 60° est deux fois plus élevée qu’un vol rectiligne.
Effets dus à la rotation de l'hélice
Effets dus à la rotation de l'hélice
Effet du couple moteur: l’hélice trouvant une certaine résistance à sa rotation va subir en réaction un couple dit de redressement dans l’autre sens. L’élévateur opposé au sens de rotation se trouve ainsi plus chargé et l’on se retrouve avec une asymétrie.
Mal gérer un virage à contre-couple peut mener à la vrille. Une vrille est un décrochage asymétrique: une moitié d'aile vole normalement tandis que l'autre part en négatif.
Pour faire simple, lorsqu'on est moteur à fond si on opère un grand virage dans le sens de rotation de l'hélice l'action sur le frein sera telle pour arriver à tourner que l'aile va s’arrêter de voler du coté du virage, puis partir en marche arrière.
Effet des rafales
