TPE en rapport avec les formes et rédigé.
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TPE en rapport avec les formes et rédigé. Sources : fr.wikipedia.org/ http://ffa-jeunes.ens-cachan.fr/BIA-P%C3%A9dago_files/C.pdf http://www.aerobigorre.org/bia/download/tome_2_aerodynamique _mecanique_du_vol.pdf http://www.acriv.org/fichiers/pdf/BIA/01-Aerodynamique/CoursBIA-Arodynamique-MecaVol-2013-12-26.pdf http://damienc.cornu.free.fr/caract.html Problématique : Un avions qui vole a 20 000 km/h un rêve fou des scientifique ou une réalité ? Plan : I. II. L’avion actuel, que peux ton ameliorer ? 1. Les defauts 2. Les innovations 3. Les contraintes Que peux donner un changement total de forme ? 1. La soucoupe volant 2. Cela parait fou, mais c’est une realité I1)Les défauts Pour obtenir un avion le plus aérodynamique possible il est important que ses formes soit arrondies et ne comporte pas d’angles car cela rend le mouvement de l’air turbulents. Parmi les parties de l’avion où l’aérodynamique est le plus important il y a les ailes : En effet il faut que les ailes soient les plus petites possibles pour diminuer le poids mais assez grandes pour permettre de porter l’avion. Par exemple sur les avions anciens comme le biplan, les ailes par leurs formes entraîne une forme traînée. Les avions actuels ne sont pas assez arrondis ce qui signifie que la surface est contre l’air et génère une forte trainée. Ils causent une forte traînée ce qui a pour résultat d’augmenter la pollution, le bruit et de diminuer la vitesse de l’avion. Des chercheurs sont donc engagés pour déterminer quelles seront les formes favorables à l’amélioration de l’aérodynamisme. 2)Les innovations Comme dit auparavant, les ailes sont l’élément principal de l’aérodynamique. Il y a plusieurs types d’ailes en aviation : Biconvexe symétrique : La ligne moyenne est rectiligne. Biconvexe dissymétrique : La ligne moyenne est à simple courbure Plan convexe : La ligne moyenne est à simple courbure. Creux : La ligne moyenne est à simple courbure. Double courbure : La ligne moyenne est à double courbure Un profil fortement cambré possède un bon rendement aux vitesses faibles (60 à100 Km/h), alors qu'un profil peu cambré convient mieux aux vitesses élevées. C’est pour ces raisons que de plus en plus d’avion possède des ailes modifiables en cours de vol. Un grand allongement est plus favorable aux faibles vitesses alors qu'un faible allongement convient aux vitesses fortes. L’allongement permet également de diminuer les tourbillons en bout d’ailes. Pour démontrer cela je vais vous parler d‘un avion en particulier et il se nomme l’aile delta unique car il est l’exemple même de la recherche des scientifiques pour obtenir un aérodynamisme accrue. Principe de l’aile delta unique : Tout d’abord son nom vient de sa forme qui est très ressemblante à la lettre grecque delta. Son aérodynamismes est principalement dut à sa forme qui est incurvée et ses courbes sont lisses. L’écoulement de l’air se fait donc sans résistance ce qui permet un meillieur aérodynamisme. De plus il va plus rapidement grâce à ses matériaux qui sont légers. Il gagne également en aérodynamisme lors de l’atterrissage grâce à ses trains d’atterrissage qui sont carénés La résistance de l’air est donc diminuée en vol. Un avantage majeur est également l’absence de queue. En effet, les queues des avions leur étant indispensable pour garder leur équilibre, on peut se poser la question de comment cela est-il possible. Cela est rendu possible grâce à des bords d’attaques sculptés sur les ailes. Cette nouvelle forme aérodynamique comporte notamment comme avantage de permettre une réduction de la consommation en carburant tout en ayant une vitesse normale plus élevée que les autres avions cela est également expliqué par l’absence de queue et sa forme qui permettent une diminution de la traînée. Cela n'est pas la seule innovation imaginé pour obtenir un aérodynamisme accrue. En effet, les chercheurs ont imaginés le principe d'ailes qui changent de forme selon les conditions climatiques dominantes. Ce principe a été imaginé grâce aux hiboux. En effet, les hiboux ont une maitrise parfaite de leurs ailes peut importe la température, ce qui a amené les scientifiques à mener des recherches sur la création d’ailes qui changerait de forme selon la température. Par exemple, l’armée de l’air américaine, la NASA ainsi que Boeing ont déjà créaient des ailes fabriquées en fibre de verre dont le forme change selon les informations qui lui sont envoyées par un ordinateur à l’intérieur de l’avion. Les informations envoyées par cet ordinateur sont basées sur plusieurs facteurs qui sont la température et la force du vent. Les ailes des oiseaux ne font pas qu’adapter leur forme mais ont également la capacité de bouger d’avant en arrière. Ce système a surtout été utilisé pour les avions de combat comme Tornado ainsi que le F-111 qui ont la capacité de faire bouger les flèches de leurs ailes et en cours de vol. Tornado F-111 En effet, les oiseaux ont beaucoup inspirés les scientifiques grâces à leurs aptitudes à s’adapter a toutes les conditions mais cette capacité d’adaptation dépend également de leurs plumes. Il repose sur le fait que les tourbillons générés sur les ailes d'un avion était diminué sur des oiseaux tels que le vautour qui déploie ses larges plumes situées sur l'arrête de ses ailes comme les doigts d'une main. Grace à ces observations, les chercheurs ont chercheurs à reproduire la même chose avec un avion. Les expériences ont révélé que cette idée était ingénieuse, et les chercheurs tentent désormais de la mettre en place dans un avion réel. Un autre exemple pour parler de l'aérodynamisme en aviation serait l'avion Concorde. Le concorde a un nez qui est mobile. En effet, lors du décollage, de la montée et de l'approche, le nez adopte une position avec un angle de 5C. En vol il est à l'horizontale. Ce nez mobile permet d'éviter tout cabrage de l'avion qui peut se cabrer à cause de sa forme en aile delta. Le but de cette forme en aile delta est d’accroitre la portance. Le concorde a une variante de cette aile nommée aile néogothique a de très bonnes caractéristiques pour décollage et atterrissage et aussi à faible vitesse. De plus, ces ailes bénéficient d’une très bonne rigidité au niveau de sa structure. Grace à cette forme d’aile très solide et stable et grâce à cela c’est le seul avion commercial qui n’a pas besoin ni d’empennage horizontal ni d’aérofreins. 3)Les contraintes Comme dit auparavant, plus les ailes sont petites plus l'avion sera aérodynamique, mais des ailes trop petites ne lui permettrait pas de voler. La finesse d'un aérodyne à voilure fixe est le rapport entre sa portance et sa traînée aérodynamique Il faut donc un bon rapport entre portance et trainée aérodynamique pour obtenir une capacitée optimale. Si la trainée devenait trop élevée, alors l’avion n’aurrait par conséquent pas un bon aérodynamisme. En effet, il faut donc trouver un bon compromis entre de trop petites ailes ou des ailes trop grande pour un aérodynamisme parfait. Ce problème pourrait en grande partie être réglé par la recherche de matériaux légers et résistants à l'air lors d'un vol. La forme est en effet l’un des éléments qui sont à prendre en compte pour améliorer l’aérodynamisme en aviation mais les matériaux utilisés sont égalements très importants.
