BIA M

1
BIAMécanique de Vol - 2
2
La finesse
Définition cest laptitude dun avion à
transformer en vol plané une hauteur H en
distance D.
Si D 10 H, on dit que la finesse de lavion est
de 10
3
La finesse
Rz
Ra
Vent relatif
Rx
Mais cest aussi le rapport entre la Portance Rz
et la traînée Rx f Rz / Rx
4
La finesse
Rz
Ra
Vent relatif
Rx
La finesse varie donc en fonction de langle
dincidence.
5
Influence du profil dune aile
Les qualités aérodynamiques dune aile varient en
fonction de son profil
Deux éléments jouent un rôle essentiel
Sa courbureSon épaisseur
6
Influence du profil sur la portance
C
B
Profil creux fin
Profil biconvexe dissymétrique
A
Profil creux épais
7
Influence du profil sur la traînée
C
B
A
8
Influence du profil sur la Résultante
Aérodynamique
C
B
A
9
Influence de lallongement de laile
La traînée totale dune aile est la somme de 2
traînées particulières- la traînée de profil-
la traînée induiteLa première est due à létat
de surface de laile et à la résistance des
forces de pression appliquées à sa surfaceLa
deuxième trouve son origine dans la portance
10
Influence de lallongement de laile
Extrados
Intrados
11
Influence de lallongement de laile
Aux extrémités de laile, lair en surpression
sous lintrados tend à sécouler vers lextrados
en donnant naissance à 2 tourbillons marginaux
12
Tourbillons en bout daile
Aux extrémités de laile, lair en surpression
sous lintrados tend à sécouler vers lextrados
en donnant naissance à 2 tourbillons marginaux
13
Tourbillon en bout daile
Aux extrémités de laile, lair en surpression
sous lintrados tend à sécouler vers lextrados
en donnant naissance à 2 tourbillons marginaux
Solution Rendre laile infinie ?
Solution Réduire les tourbillons en adaptant des
 Winglets . En cours de généralisation sur les
avions de ligne
14
Un grand allongement donne un meilleur
coefficient de Portance (CZ)
17/07/00
15
Variation du Cz en fonction de lallongement
Cz
1,2
Cz max
Cz max
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-
10
-
15
-
5
20
25
10
5
a
15
17/07/00
16
Influence de la surface de laile
La portance et la traînée sont proportionnelles
à la surface de laile
17
Influence densité de lair r/r0
5 000 N
6500 m r/r0 0,5
10 000 N
Niveau de la mer r/r0 1
(1,225 kg/m3)
18
Les coefficients de portance et de traînéeOn
peut mettre en équation lintensité de la
portance Rz et de la traînée Rx Rz ½ r V²
S Cz Rx ½ r V² S Cxr (ro) est la masse
volumique de lair en kg/m3S la surface de
référence de lavion en m2V la vitesse par
rapport à la masse dair en m/sCx et CZ sont des
coefficients sans unité
19
Pression dynamique et portanceLe mathématicien
Bernouilli a montré que dans un écoulement
fluide, la somme de la pression statique et de la
pression dynamique est une constantePs ½ r V²
constante Dans léquation Rz ½ r V² S
Cz½ r V² pression dynamiqueS surface des
ailes en m²Cz coefficient de portance du profil
20

• Exemple
• Un avion à une Vp de 100 kt. La surface de ses
  ailes est de 18 m². La densité de lair est 1,225
  kg/m3.
• Si à lincidence de vol le coefficient de
  portance Cz est de 0,4 et le coefficient de
  traînée 0,05 on demande de calculer
• La portance
• La traînée
• La finesse

• La portance 1,225 x 50²x 18 x 0,4 / 2 11 024
  N

• La traînée 1,225 x 50²x 18 x 0,05 / 2 1378 N

• La finesse 0,4 / 0,05 8

21
On regroupe ces différents paramètres en 2
coefficients- le coefficient de portance
Cz- le coefficient de traînée CxLes
variations de ces 2 paramètres seront regroupées
sur 1 seule courbe la POLAIRE
22
Variation des Cz en fonction de lincidence a
Cz

1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-
10
-
15
-
5
20
25
10
5
a
15
17/07/00
Mécanique du vol
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Variation des Cx en fonction de la variation de
langle dincidence a
Cx

0,24
0.20
0,16
0,12
0,08
0,04
0
-
10
-
15
-
5
20
25
10
5
a
15
17/07/00
Mécanique du vol
24

• Polaire

Cz
La polaire dune aile est représentative
de lévolution des coefficients Cx et Cz en
fonction de lincidence Le rapport Cz / Cx
sappelle la finesse  f  f Cz /
Cx ou f Rz / Rx
1,5
1
0,5
Cx
0
0,5
1
25

• Polaire

Cz
S
Portance maxi
E
Finesse max vol normal
Vol normal
M
Trainée minimale
Cx
P
Portance nulle
Finesse max vol dos
Vol inversé
R
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Quelques dispositifs hypersustentateurs
Système bec et volet
Volet de courbure
Volet dintrados
Volet de courbure à fente
Volet Fowler
27
Cz
Cx
28
Equilibre des forcesVol horizontal
Résultante Aérodynamique
Portance
Traction
Trainée
Résultante Mécanique
Poids
T P Ra 0
29
Equilibre des forcesVol en montée
Résultante Aérodynamique
Portance
Traction
Trainée
Résultante Mécanique
Poids
T P Ra 0
30
Equilibre des forcesVol en descente
Résultante Aérodynamique
Portance
Trainée
Traction
Poids
Résultante Mécanique
T P Ra 0
31
Equilibre des forcesVol plané rectiligne en
descente
Résultante Aérodynamique
Portance
Traction
Trainée
Poids
Résultante Mécanique
P Ra 0
32
Equilibre des forcesMontée verticale
Résultante Mécanique
Traction
Trainée
Portance
Résultante Aérodynamique
Poids
T P Ra 0
33
Equilibre des forcesDescente verticale
Résultante Aérodynamique
Trainée
Portance
Poids
Résultante Mécanique
T P Ra 0
Traction
34
Changement de trajectoires
35
Décollage

• Mise en puissance
• Accélération -gt Vitesse de rotation
• Changement de trajectoire Assiette de montée
• Altitude de croisière -gt changement de
  trajectoire Assiette de palier

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Atterrissage
P

• Palier attente
• Changement de trajectoire Assiette de descente
• Arrondi Décélération posé des roues
• Roulage - Freinage

37
Axes de rotation dun aéronef en vol
Axe de Roulis
Axe de Lacet
Axe de tangage
38
Mise en virage
39
Mise en virage 2/2
Conclusion la méthode no 2 ( Inclinaison ) est
beaucoup plus efficace pour dévier un avion de
sa trajectoire horizontale
40
Facteur de Charge ½Le facteur de charge augmente
avec linclinaison
f
Pa Poids apparent
P
P
n 1
n 1 / Cos f Exemple pour un virage à 60 , n
2
41
Facteur de Charge 2/2 Lors de changement de
trajectoire dans le plan vertical,le facteur de
charge varie avec la vitesse et le rayon de la
ressource
Pa Poids apparent
n 1
n 1 V2 r.g
42
DécrochageLe décrochage intervient toujours pour
la même incidence
Réduction puissance
Maintien de laltitude par variation de
lassiette / incidence
Lincidence maxi est atteinte gt lavion
décroche gt Plus de portance gt Chute
Augmentation de la Vitesse gt lavion
 raccroche  gt Rétablissement de la portance gt
Avion pilotable
Note sur les avions légers que nous utilisons
lincidence de décrochage est denviron 15-17