la sustentation aérodynamique

Afin de mieux comprendre cette partie, il est nécessaire de connaître quelques éléments:

  • Définitions générales

LA SUSTENTATION:     C'est l'effet porteur dû aux actions combinées de pressions et dépressions que l'air exerce sur un corps. 

 

LA PRESSION:   L'application d'une force sur une surface --->  P=F/S

 

FORCE AÉRODYNAMIQUE:   (Fa)  Force générée par l'ensemble des surpressions à l'intrados et des dépressions  à l'extrados. Elle augmente avec la vitesse et l'angle d’incidence.

Différentes formules
Différentes formules
  • Les composants de la force aérodynamique:

 

LA PORTANCE:   (Fz) C'est la composante aérodynamique perpendiculaire aux filets d'air du vent relatif.

 

LA TRAÎNÉE:   (Fx) C'est la composante aérodynamique parallèle aux filets d'air du vent relatif.

 

LE CENTRE DE POUSSÉE:   (CP) C'est le point d'application des forces aérodynamiques , ils se déplacent suivant l'angle d’incidence.

 

LE FOYER:   C'est le point d'application des variations de portance, il est fixe. 

 

- V représente la vitesse de l'avion

ρ  représente la masse volumique de l'air

- S représente la surface alaire des ailes de l'avion

 

Les coefficients Cz et Cx sont respectivement les coefficients de portance et de traînée. Ils varient en fonction de:

-la forme du profil

-l'angle d'incidence

 


Maintenant, nous allons calculer les différentes formules aérodynamique du Concorde:

 

  • La portance

On sait que le concorde pèse à vide 79,26 T soit 79 260 kgs

Grâce à cela, on peut calculer le Poids du Concorde,

 

P(poids)=m(masse)*g(attraction gravitationnelle soit 9,81 m²/s)

P= 777 275,0  N 

Ainsi le poids du Concorde est de 777 275,0  N au décollage

 

On sait également que nous avons:

P= 777 275,0 N       (Poids en Newton)

S= 358,0 m²             (Surface alaire) 

ρ= 1,2  kg.m3            (Masse volumique)

V= 2 179,0 km/h = 2 179,0/3,6 = 605,3 m/s      (Vitesse)

 

De plus, on sait que,

 

Fz=1/2*ρ*V²S*Cz

 

Nous savons également que la portance correspond au poids donc la portance vaut 777 275 N

On peut à partir de ça mesurer le coefficient Cz, donc, 

 

Cz= Fz/(1/2*ρ*V²*S)

Cz= 0,1769

 


 

Étudions plus précisément ces informations 

La portance

Rappelons que contrairement à ce que l'on pense, ce n'est pas le moteur qui fait voler un avion mais son aile, qui génère de la portance.

En effet, le vent relatif créé par le moteur et le vent de face passent sur l'extrados et l'intrados de l'aile. Il en résulte une dépression sur l'extrados et une surpression sur l'intrados, en vertu du principe de Bernoulli, qui montre que la vitesse du fluide (l'air) augmente lorsque la pression exercée sur le fluide diminue.

L'addition de la surpression et de la dépression donne alors une force appelée portance qui aspire l'aile et donc l'avion vers le haut.

La portance
La portance

La résultante aérodynamique

Malgré cela ils existent d'autres forces s'exercent sur l'aile, la plus connue est la traînée, l'aile est en effet un obstacle pour l'air et elle le freine car elle s'oppose au déplacement de l'air. Cette force est représentée par un vecteur parallèle au vent relatif et partant de l'aile.

 

On a donc 2 forces, la portance, perpendiculaire à l'aile donc au vent relatif, et la traînée. L'addition de ces 2 forces est appelée résultante aérodynamique. La résultante aérodynamique est donc décomposée en 2 forces, portance et traînée, et est appliquée au centre de poussée qui se déplace lorsque l'incidence varie.

Pour des raisons de notation, on nomme Fz, la portance et Fx la traînée (voir le deuxième schéma avec les formules).

 

 

 

 

Mais une aile n'est pas toujours parallèle au vent relatif, en effet pour effectuer des changements d'altitude, l'avion pivote autour de son axe de tangage et l'aile n'est alors plus dans les mêmes conditions de portance. On parle alors d'incidence pour exprimer l'importance du piqué ou du cabré. L'incidence étant l'angle formé entre la corde de l'aile et la trajectoire du vent relatif.