L’AERODYNAMIQUE
& la MECANIQUE DU VOL

I. L’AIR, MILIEU DE VOL Caractéristiques : masse volumique : p (p) kgm –3(=1.29 kg.m –3 ) pression, force exercée par unité de surface : P ( pascal )(= 1013 hPa (hectopascal ) ) température : T Kelvin ( = 15 + 273 ) Celsius = 15 ° Degré hygrométrique : R =11 g/kg Ecoulement : laminaire : - turbulent : tourbillonnaire : Pour expérimenter l’écoulement :   CROQUIS La résistance est proportionnelle à l’aire : si S(surface) +, R(résistance) + La R. de l’air est proportionnelle au carré de la vitesse. La R/ de l’air est proportionnelle à la masse volumique R = K ( Newton)p( masse volumique en km.m-3). V2 (m.s-1)Surface ( m2)   Exemple : S = 30 m2 K = 1.4 p = 1.225 kg.m-3 V = 4 m.s-1   R = 1.4 * 1.225 *4 * 4 * 30 R = 1.4 * 1.225 * 16 * 30 R = 823.2 II. SURFACES PORTANTES a)SURFACE PLANE b) Au 18ème siècle, Daniel Bernouilli trouve un principe (1738). Loi fondamentale de conservation de l’énergie le long d’un filet fluide. Pression + Energie critique = Constante (Cte) Dans un fluide en écoulement, la vitesse et la pression varient en sens inverses. Si P + alors E.Critique (V) -au dos de l’aile et P- et V + en dessous de l’aile (pour faire voler l’avion.) c)PROFIL D’AILE  Ligne moyenne ( voir schéma) : ligne formée par tous les points équidistants de l’extrados et de l’intrados. Ligne moyenne = ossature. épaisseur relative épaisseur      corde INCIDENCE : angle formé entre la corde et la direction des filets d’air (souvent désigné par alfa) d)ECOULEMENT Ecoulement et répartition des pressions Ecoulement autour d'un profil Répartition des pressions Le centre de poussée se trouve entre 1/3 et ¼ avant du profil, sur la corde. Plus on incline l’aile, plus il y a d’écoulement tourbillonnaire. 1-Influence de l’incidence Si on penche trop l’avion, incidence de décrochage. 2-Influence de l’allongement Pour éviter/réduire le tourbillon marginal on pose un Winglet au bout de l’aile. plus l’allongement est grand, plus le tourbillon est petit (inversement proportionnel à l’allongement. e)POLAIRE D’UNE AILE 1-Expression de la traînée Rx ½ pV2 S Cx P en Km.m-3 V2 en m.s-1 Surface en m² Cx : coef. De la traînée (nb. donné)   2-Expression de la portance Rz   Rz = ½ pV2 S Cz 3 -Dispositifs influants sur la portance et la traînée Les aérofreins : Ils ne modifient pas le portance mais ils aug. considérablement la traînée. (Rz, Cte / Rx, aug.). Ils se situent sur le dessus de l’aile mais ils ne perturbent pas l’écoulement de l’air. On les utilise : - en palier pour aug. la vitesse, - en descente pour aug. la pente, - à l’atterrissage pour diminuer la distance de roulement. Les hypersustentateurs : Ils augmentent la portance (Rz ). Au décollage on les augmente de 10 °, à l’atterrissage on les diminue de 40 °. les becs : parties rajoutées sur le bord d’attaque ( ex : volets KRUGER) les volets : sur le bord de fuite ( ex : volets FOWLER qui reculent et se baissent) Les hypersustentateurs augmentent la courbure de l’aile sur les petits avions et augmentent la courbure et la surface de l’aile pour les grands avions. Quand tout les volets sont fermés, l’avion est en configuration lisse. Les hyposustentateurs : ils dimiminuent la portance et augmentent la traînée - le spoiler : Plan mobile sur l’extrados qui détruit l’écoulement de l’air. On fait une tangente (d) pour connaître le meilleur profil : inclinée avec lequel l’aile ou l’avion sera le plus performant. ( le point qui de la courbe qui touche la tangente ). LES AXES DE L'AVION   LES GOUVERNES   Gx : axe longitudinal = axe de roulis, induit un mouvement d'inclinaison latéral Commandes : Manche G.D. (volant) induit un mouvement des ailerons - vers la droite aileron droit levé (détruit la portance) - vers la gauche aileron gauche baissé Gy : axe transversal de l'avion = axe de tangage - induit un mouvement de bascule du nez vers le haut, ou vers le bas (montée / descente) Commandes : Manche AV - AR - induit un mouvement des gouvernes de profondeur (empennage horizontal) - la montée se fait gouverne relevée. Gz : axe vertical de l'avion = axe de lacet - induit un mouvement du du nez vers la droite ou la gauche. Commandes : Palonier D.D - induit une action sur la gouverne de direction (empennage vertical) - pédale droite = déplacement vers la droite. - pédale gauche = déplacement vers la gauche.