tp 1 – helico : portance trainee

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TP 1 – Helico : portance trainée
Présentation de la soufflerie
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TP 1 – Helico : portance trainée
Présentation de la soufflerie
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TP 1 – HELICO : PORTANCE TRAINEE
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PRESENTATION DE LA SOUFFLERIE
L’instrument ci-contre est un anémomètre numérique.
Lorsqu’on le place dans un flux d’air, l’hélice tourne. La
vitesse de rotation est proportionnelle à la vitesse du vent.
L’hélice entraîne une génératrice électrique (analogue à
une dynamo de vélo). Cela produit un courant électrique
proportionnel à la vitesse de rotation.
Il suffit ensuite d’étalonner l’instrument de façon à
connaître le coefficient de proportionnalité entre la valeur
de la tension (V) et la vitesse du vent pour pouvoir
mesurer celui-ci.
Nous utiliserons cet anémomètre en le plaçant dans la
soufflerie de façon à mesurer le vitesse de l’air en essayant
de ne pas trop être perturbé par les turbulences
engendrées par le profil d’aile.
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TP 1 – Helico : portance trainée
Déroulement du TP
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DEROULEMENT DU TP
Premier temps :
- Le prof. réalise un essai devant un groupe de 6 élèves. Le groupe observe et peut
poser quelques questions, mais cela doit aller assez vite.
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3.2
TP 1 – Helico : portance trainée
Questions
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Essais
Nous allons essayer de montrer, par une série
d’essai, que les forces de portance et de traînée
obéissent aux équations suivantes :
1
1
ρSZC Z V 2 et T = ρSX C X V 2
2
2
- Pendant ce temps le reste du groupe LIT L’ENONCE (totalement) et commence
à réfléchir aux questions posées.
P=
Deuxième temps (lorsque chaque groupe a assisté à un essai) :
P et T : Portance et traînée en N.
- Par groupe de 3 (+ le prof.) vous réalisez une série d’essais pour un angle
d’incidence donné
V : vitesse relative air/aile en m/s.
ρ : masse volumique du fluide on adopte 1.2
kg/m3 pour l’air.
- Pendant ce temps le reste du groupe commence à répondre aux questions de la
première partie
Sx et Sz : surfaces projetées en m2
Troisième temps (lorsque chaque groupe a réalisé un essai) :
Cx et Cz coefficients de traînée et de portance sans dimension.
- Mise en commun des résultats
On fait varier les paramètres :
- Exploitation des mesures et rédaction du compte rendu par chaque élève
V : Vitesse relative de l’air par rapport à l’aile (de 0 à 9 m/s)
3
QUESTIONS
α = Angle d’incidence entre la corde de l’aile et la direction de la vitesse de l’air
3.1
Etude du banc d’essai
On mesure : la portance P (N) et la trainée T (N)
1)
Par quelles liaisons peut-on modéliser le mouvement du chariot longitudinal 1 par
rapport au tunnel d’essai 0 et le mouvement du chariot vertical 2 par rapport au
chariot longitudinal 1 ?
2)
Réalisez le schéma mécanique correspondant à vos réponses (solides 0, 1 et 2).
3)
Par quel biais mesure-t-on les efforts de portance et de traînée ?
4)
Quel est le rôle des galets dans les liaisons et pourquoi sont-ils nécessaires du point
de vue de l’exactitude la mesure ?
5)
Comment règle-t-on l’angle d’incidence du profil d’aile ?
6)
Quelle est la liaison entre chaque tige et le chariot vertical lorsque les vis 8 et 9
sont desserrées ? Quelle doit-être la liaison entre chaque tige et le profil d’aile ?
(question piège).
7)
Quel est le rôle de la vis 7 ? Y-a-t-il un réglage similaire pour la mesure de traînée ?
8)
Comparez la répartition des graduations sur les cadrans permettant de mesurer le
traînée et la portance : que remarquez-vous ? Proposez une solution permettant
d’obtenir une répartition régulière des graduations sur le cadran de portance.
Vous présenterez vos résultats dans le tableau fourni sur le coupon réponse
1)
Complétez le tableau de mesure à l’aide des valeurs que vous avez relevées par
votre groupe et ceux de vos camarades.
2)
Sur la trame fournie (angle d’incidence de 12°) représentez les efforts P et T à une
échelle convenable (que vous préciserez). Représentez l’effort global exercé par
l’air sur le profil d’aile et donnez sa valeur.
TRAVAIL SUR TABLEUR : vous sauvegarderez le fichier sur votre session et sous
votre nom (NOMélève.odt) : je veux pouvoir vérifier votre travail.
3)
Saisissez les valeurs obtenues dans un tableur (Libre Office) et tracez les courbes
de portance et traînée en fonction de la vitesse pour chaque valeur de α.
4)
Utilisez le tableur pour obtenir la courbe de tendance ainsi que son équation pour
chaque tracé et complétez le coupon réponse.
5)
Compte tenu des dimensions du profil d’aile utilisé, évaluez Sx et Sz pour α = 0°.
Que pensez-vous de la variation de ces surfaces en fonction de α ?
6)
Utilisez le tableur (intelligemment) pour déterminez la valeur moyenne de Cx et Cz
pour chaque valeur de α.
7)
Tracez Cx et Cz en fonction de α sur la trame proposée (vous graduerez l’axe des
ordonnées).
8)
Conclusions.
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NOM :
4
Coupon réponse
5
6
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Coupon réponse
Question 3.1-5
Classe :
COUPON REPONSE
Question 3.1-1
Question 3.1-2
Liaison 1/0 :
_

V(1 / 0 ) = _
_

_

_
_  X ,Y ,Z
Liaison 2/1 :
_

V( 2 / 1) = _
_

_

_
_  X ,Y ,Z
Question 3.1-3
Question 3.1-6
Liaison tige/chariot :
Liaison tige/aile :
Question 3.1-4
_

V( 3 / 2 ) = _
_

_

_
_  X ,Y ,Z
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TP 1 – Helico : portance trainée
Question 3.1-7
Coupon réponse
7
TP 1 – Helico : portance trainée
8
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Question 3.2-1 : Résultats des essais
V air/aile
α = -4°
α = 0°
α = 4°
α = 8°
α = 12°
α = 16°
0 m/s
2 m/s
3 m/s
4 m/s
P
T
P
T
P
T
P
T
P
T
P
T
Question 3.2-2
P et T pour α = 12° et V = 9 m/s
Question 3.1-8
Coupon réponse
3.2-3 :
5 m/s
6 m/s
7 m/s
8 m/s
9 m/s
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Coupon réponse
Question 3.2-4 : Equation de la portance et de la traînée.
P-4° =
T-4° =
P0° =
T0° =
P4° =
T4° =
P8° =
T8° =
P12° =
T12° =
P16° =
T16° =
9
10
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Coupon réponse
Question 3.2-6 : Evaluation de Cz et Cx
Cz-4° =
Cx-4° =
Cz0° =
Cx0° =
Cz4° =
Cx4° =
Cz8° =
Cx8° =
Cz12° =
Cx12° =
Cz16° =
Cx16° =
2
Question 3.2-5 : Evaluation de Sz et Sx (en m )
Sz =
Sx =
Variation de Sz et Sx en fonction de α ?
Question 3.2-7
Question 3.2-8
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