« 5-1 Bases aérodynamique (motoplaneurs) » : différence entre les versions
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=== Écoulement en 3D === | === Écoulement en 3D === | ||
L'étude de l'écoulement sur aile complète, en 3D, permet d’appréhender d'autres phénomènes. | L'étude de l'écoulement sur aile complète, en 3D, permet d’appréhender d'autres phénomènes. | ||
[[Fichier:Tourbillons marginaux 1.png|thumb|Tourbillon marginaux sur une aile]] | |||
[[Fichier:Airplane_vortex_edit.jpg|thumb|Étude de la NASA sur les turbulences de sillage. Un tourbillon est créé par le passage d'une aile d'avion, révélé par la fumée.]] | |||
''' Les tourbillons marginaux ''' | ''' Les tourbillons marginaux ''' | ||
Les tourbillons marginaux naissent de la différence de pression entre l'[[wikipedia:Intrados_(aéronautique)|intrados]] et l'[[wikipedia:Extrados_(aéronautique)|extrados]] au niveau du [[wikipedia:Saumon_(aéronautique)|saumon]] de l'aile. Un mouvement spontané de l'air créer cette forme circulaire, qui se transforme en tourbillon avec l'avancement de l'aéronef. Ils sont des éléments important de ce que l'on nomme la [[wikipedia:turbulence de sillage|turbulence de sillage]]. | Les tourbillons marginaux naissent de la différence de pression entre l'[[wikipedia:Intrados_(aéronautique)|intrados]] et l'[[wikipedia:Extrados_(aéronautique)|extrados]] au niveau du [[wikipedia:Saumon_(aéronautique)|saumon]] de l'aile. Un mouvement spontané de l'air créer cette forme circulaire, qui se transforme en tourbillon avec l'avancement de l'aéronef. Ils sont des éléments important de ce que l'on nomme la [[wikipedia:turbulence de sillage|turbulence de sillage]]. | ||
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Pour les aéronefs lourd, c'est un phénomène important qui peut devenir dangereux pour les aéronefs léger. Cela a conduit les autorités aéronautiques à définir des distances minimales entre avions en fonction de leurs poids respectifs au décollage, à l'atterrissage et en vol. | Pour les aéronefs lourd, c'est un phénomène important qui peut devenir dangereux pour les aéronefs léger. Cela a conduit les autorités aéronautiques à définir des distances minimales entre avions en fonction de leurs poids respectifs au décollage, à l'atterrissage et en vol. | ||
Un tourbillon peut également apparaitre sur des parties formant des angles avec le plan des ailes, telles que par exemple les [[wikipedia:Dispositif hypersustentateur|volets]] quand ils sont abaissés. Une image du tourbillon marginal est parfois visible avec de la condensation de vapeur d'eau qui se forme dans des conditions de basse pression. C'est surtout le cas des avions de chasse en forte accélération ou avec un angle d'incidence élevé. Ou encore des avions de ligne au décollage ou à l'atterrissage dans un air humide. Il ne faut pas confondre cette condensation avec les [[trainées de condensation]] qui sont provoquées par la vapeur d'eau échappée des moteurs. | Un tourbillon peut également apparaitre sur des parties formant des angles avec le plan des ailes, telles que par exemple les [[wikipedia:Dispositif hypersustentateur|volets]] quand ils sont abaissés. Une image du tourbillon marginal est parfois visible avec de la condensation de vapeur d'eau qui se forme dans des conditions de basse pression. C'est surtout le cas des avions de chasse en forte accélération ou avec un angle d'incidence élevé. Ou encore des avions de ligne au décollage ou à l'atterrissage dans un air humide. Il ne faut pas confondre cette condensation avec les [[wikipedia:trainées_de_condensation|trainées de condensation]] qui sont provoquées par la vapeur d'eau échappée des moteurs. | ||
Les ''[[wikipedia:winglet|winglet]]s'' (ailettes de bout d'aile) tendent à diminuer l'importance du tourbillon marginal en transformant une partie de son énergie pour réduire la [[wikipedia:traînée|traînée]]. On dit qu'elles augmentent l'allongement aérodynamique. | Les ''[[wikipedia:winglet|winglet]]s'' (ailettes de bout d'aile) tendent à diminuer l'importance du tourbillon marginal en transformant une partie de son énergie pour réduire la [[wikipedia:traînée|traînée]]. On dit qu'elles augmentent l'allongement aérodynamique. | ||
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La trainée totale peut se décomposer afin de mettre en avant la contribution à la traînée causée par tel ou tel phénomène aérodynamique. La connaissance des différents sources de trainée permet au pilote d'agir spécifiquement pour leur contrôle et leur diminution. | La trainée totale peut se décomposer afin de mettre en avant la contribution à la traînée causée par tel ou tel phénomène aérodynamique. La connaissance des différents sources de trainée permet au pilote d'agir spécifiquement pour leur contrôle et leur diminution. | ||
''' [[wikipedia:Skin_friction_drag|Traînée de frottement]] ''' | |||
''' Traînée de frottement ''' | |||
Dans l’écoulement d’un [[wikipedia:Fluide (matière)|fluide]] sur une surface on constate au voisinage immédiat de la surface un ralentissement du fluide. L’épaisseur où le fluide est ralenti s’appelle la [[wikipedia:couche limite|couche limite]]. Dans la couche limite les [[wikipedia:molécule|molécule]]s d'air sont ralenties, ce qui se traduit par une perte d'[[wikipedia:énergie|énergie]]. Ce phénomène est d'autant plus grand que la surface en contact avec l'écoulement est importante. On parle également de [[wikipedia:Surface_mouillée|surface mouillée]] pour évoquer cette composante de la trainée. | Dans l’écoulement d’un [[wikipedia:Fluide (matière)|fluide]] sur une surface on constate au voisinage immédiat de la surface un ralentissement du fluide. L’épaisseur où le fluide est ralenti s’appelle la [[wikipedia:couche limite|couche limite]]. Dans la couche limite les [[wikipedia:molécule|molécule]]s d'air sont ralenties, ce qui se traduit par une perte d'[[wikipedia:énergie|énergie]]. Ce phénomène est d'autant plus grand que la surface en contact avec l'écoulement est importante. On parle également de [[wikipedia:Surface_mouillée|surface mouillée]] pour évoquer cette composante de la trainée. | ||
''' Traînée de forme ''' | ''' [[wikipedia:Parasitic_drag#Form_drag|Traînée de forme]] ''' | ||
La résistance aérodynamique d’un objet dépend de sa forme. Si l’on compare les traînées d'un disque perpendiculaire à l'écoulement, d'une [[wikipedia:sphère|sphère]] de même diamètre et d'une forme profilée également de même diamètre (présentant la forme dite de façon abusive "en goutte d’eau"), on constate que la sphère suscite 50 % de la résistance du disque, et la "goutte d’eau" à peine 5 % de la résistance de ce même disque. La traînée de forme est minimale quand l'écoulement n'est pas décollé. Les variations de section brutales du corps amènent des décollements, de la turbulence et donc de la traînée. Afin de réduire les décollements et la [[wikipedia:turbulence|turbulence]], il faut "profiler" le corps. Les avions les mieux profilés (les planeurs) ont un coefficient de forme très faible. | La résistance aérodynamique d’un objet dépend de sa forme. Si l’on compare les traînées d'un disque perpendiculaire à l'écoulement, d'une [[wikipedia:sphère|sphère]] de même diamètre et d'une forme profilée également de même diamètre (présentant la forme dite de façon abusive "en goutte d’eau"), on constate que la sphère suscite 50 % de la résistance du disque, et la "goutte d’eau" à peine 5 % de la résistance de ce même disque. La traînée de forme est minimale quand l'écoulement n'est pas décollé. Les variations de section brutales du corps amènent des décollements, de la turbulence et donc de la traînée. Afin de réduire les décollements et la [[wikipedia:turbulence|turbulence]], il faut "profiler" le corps. Les avions les mieux profilés (les planeurs) ont un coefficient de forme très faible. | ||
''' Traînée induite ''' | ''' [[wikipedia:traînée induite|Traînée induite]] ''' | ||
L'expression complète qui devrait être utilisée est ''[[wikipedia:traînée induite|traînée induite]] par la [[wikipedia:Portance (mécanique des fluides)|portance]]''. Elle est causée par tout ce qui crée de la portance, proportionnelle au carré du coefficient de portance (''C''<sub>z</sub>), et inversement proportionnelle à l'allongement effectif. Elle est réduite par la présence de [[wikipedia:Winglet|winglet]]. La traînée induite est une composante importante de la traînée totale, notamment aux basses vitesses (forts coefficients de portance). | L'expression complète qui devrait être utilisée est ''[[wikipedia:traînée induite|traînée induite]] par la [[wikipedia:Portance (mécanique des fluides)|portance]]''. Elle est causée par tout ce qui crée de la portance, proportionnelle au carré du coefficient de portance (''C''<sub>z</sub>), et inversement proportionnelle à l'allongement effectif. Elle est réduite par la présence de [[wikipedia:Winglet|winglet]]. La traînée induite est une composante importante de la traînée totale, notamment aux basses vitesses (forts coefficients de portance). | ||
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=== Effet de sol === | === Effet de sol === | ||
''© Copyright [[wikipedia:Effet_de_sol|article original par les auteur(s) de Wikipédia]], adapté ici pour le vol en planeur - Cet article est sous [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.fr CC BY-SA 3.0]'' | ''© Copyright [[wikipedia:Effet_de_sol|article original par les auteur(s) de Wikipédia]], adapté ici pour le vol en planeur - Cet article est sous [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.fr CC BY-SA 3.0]'' | ||
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;pluie : les gouttes d'eau recouvrent l'aéronef. Les plus petites restent immobiles et collées à la surface (dans la couche limite où le flux d'air est plus faible). Les plus grosses peuvent parcourir l'aéronef de l'avant vers l'arrière. Le profil est déformé et cela peut occasionner une baisse jusqu’à 50% des performances ainsi qu'une augmentation de la vitesse de décrochage. Certains modèles de planeur ne peuvent tout simplement pas décoller avec les ailes chargées de gouttelettes. | ;pluie : les gouttes d'eau recouvrent l'aéronef. Les plus petites restent immobiles et collées à la surface (dans la couche limite où le flux d'air est plus faible). Les plus grosses peuvent parcourir l'aéronef de l'avant vers l'arrière. Le profil est déformé et cela peut occasionner une baisse jusqu’à 50% des performances ainsi qu'une augmentation de la vitesse de décrochage. Certains modèles de planeur ne peuvent tout simplement pas décoller avec les ailes chargées de gouttelettes. | ||
;poussière : Les poussières accumulées lorsqu'un planeur est dans le hangar peuvent conduire à une baisse des performances. Dû au principe de couche limite, la poussière ne sera pas soufflée et restera présente durant tout le vol. | ;poussière : Les poussières accumulées lorsqu'un planeur est dans le hangar peuvent conduire à une baisse des performances. Dû au principe de couche limite, la poussière ne sera pas soufflée et restera présente durant tout le vol. | ||
[[File:Ventus 2cxM D-KCXM 05.jpg|vignette|système de démoustication des bords d'attaques sur un planeur performant]] | |||
;contamination du bord d’attaque : Des objets peuvent venir s'accumuler autour du point d'arrêt (bord d'attaque), notamment les insectes. Sur un planeur performant, la somme des cadavres de moustique peut représenter une baisse notable des performances. Des systèmes "démoustiqueurs en vol" peuvent exister en très haute performance. | ;contamination du bord d’attaque : Des objets peuvent venir s'accumuler autour du point d'arrêt (bord d'attaque), notamment les insectes. Sur un planeur performant, la somme des cadavres de moustique peut représenter une baisse notable des performances. Des systèmes "démoustiqueurs en vol" peuvent exister en très haute performance. | ||