Outils statistiques d`évaluation des critères de qualité

• Géométrie de l’aile
• La question du choix du profi
• Czmax
Géométrie de l’aile
Surface alaire Sa [m²] :
Critère de choix : La masse, la vitesse minimale de sustentation et
l'hypersustentation impose une surface alaire minimale.
Rappel : M.g = 1/2.r.V². Sa.Cz
Géométrie de l’aile
Allongement A [-] :
Critère de choix : La vitesse
verticale (Vzmax), la tenue d'un
virage serré à vitesse constante, la
finesse et donc l’autonomie.
A = b²/Sa
Géométrie de l’aile
L'effilement E = Ce/Ci [-]:
E 
Ce 2.Sa

1
Ci b.Ci
Critère de choix : C'est un
compromis entre la masse de l'aile,
l'hypersustentation améliorées par
l'effilement et les caractéristiques
de décrochages dégradées par un
effilement trop important.
La flèche j [°]:
Géométrie de l’aile
NC858 : Flèche inverse pour
diminuer le centrage trop
avant !
QUEL PROFIL
CHOISIR ?
FAIRE LE BON
CHOIX !
1. Méthode : En avoir et l’appliquer !
2. Définir le besoin : A quoi sert l’aile ?
Fonction principale :
•
Générer de la portance.
•
•
Critères de caractérisation:
Cz max lisse et avec volets (Vmc). On souhaite évidemment un Czmax important
pour limiter la surface de l’aile. Il faut noter que la forme de l’aile est aussi
importante que le profil pour l’obtention d’un Czmax avion.
Note : la vitesse minimum de contrôle réglementaire (ULM, VLA, monomoteurs
CDN etc.) impose le produit Sa.Czmax .
•
Plage de variation du Cz en fonction des altitudes de vol. Adaptation du profil à
l’altitude de vol envisagée.
•
Type de décrochage.
Type de décrochage.
• Contraintes :
• La traînée à payer.
•
La traînée de l’aile se divise en :
Traînée de frottement
Traînée de pression (culot résiduel due à l’épaisseur de la couche limite au bord de
fuite).
Traînée induite par la portance (allongement).
Traînée d’équilibrage nécessaire pour équilibrer, le cas échéant, le moment piqueur
de l’aile.
Traînée d’onde pour les régimes de vol trans et supersoniques.
•
Critères de caractérisation :
•
Cxmini au Cz de croisière (Vcr). On souhaite en général minimiser la traînée de
l’avion et donc de l’aile. (Remarque, un profil d’aile c’est TRES bien fuselé !)
Cx faible pour un Cz allant jusqu’à 0,8 à 1. Performances en montée et en virages.
Cxmax à Czmontée pour la remise des gaz.
Cm0 au Cz de croisière (modélisation avec empennage). Un fort coefficient de
moment engendre une traînée induite d’empennage importante pour équilibrer le fort
moment piqueur.
Performance avec pollution rugueuse de surface (pluie, insectes etc…).
conséquences sur la traînée maxi et sur la portance (en général, le % de pertes est
fonction du % de gain entre un profil classique turbulent et un profil à laminarité
étendue).
Pente coef de moment à l’approche du décrochage (stabilité).
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Traînée de frottement / traînée de pression
• Masse de structure supplémentaire.
•
Pour minimiser la masse de l’aile il vaut mieux un longeron épais.
• Critères de caractérisation:
•
•
Epaisseur relative (volume pour le carburant et les équipements; masse de l'aile)
Position de l’épaisseur maxi.
• Coûts/FABRICATION.
• Critères de caractérisation:
•
Simplicité de construction (profil si possible à double convexité pour faciliter l'entoilage).
3. Hiérarchisation et relativité des critères
Czmax Avion
Équilibré
1 - Données d’entrée :
Czmax Avion Équilibré
Czmax Avion Équilibré
Czmax Avion
Équilibré
1 - Données d’entrée :
Géométrie de l’aile :
Aile rectangulaire:
 Surface alaire Sa = 10 m²
 Allongement A = 7,5
 Envergure b = 8,66 m
 Corde aérodynamique moyenne
Cam = 1,15 m
On relève sur les courbes caractéristiques :
• Czmax profil en allongement infini en
lisse (V0°) et Re 6.106 :
• Czmax profil en allongement infini avec
braquage des volets à 65° et Re 6.106 :
3,35
•Delta Cz volets en allongement infini et
Re 6.106
Czmax Avion Équilibré
Czmax Avion Équilibré
2 - Corrections sur le Czmax profil en allongement infini en lisse et Re 6.106
Correction d’allongement (A = 7,5) : CA = 0,91
Czmax Avion Équilibré
Correction Reynolds : CRe = 0,8
Czmax Avion Équilibré
3 - Corrections sur le Delta Cz volets
Correction bvolet/bAile (60% de volets) : Cv = 0,67
Cz c o rrig é  CV .Cz
Czmax Avion
Cz c o rrig é  Cz
A 7 ,5
ma x Re 1 ,4 .1 06
6 0 % Vo lets
Cz
 C A .C Re .Cz ma x
A 7 ,5
c o rrig éR e 1 ,4 .1 06
6 0 % Vo lets
 2,33
A 
Re 6 .1 06
 C V .Cz
Czmax Avion Équilibré
4 - Correction équilibrage (Ce)
m(F1)F
1
2
 .ρ.V .Sa.Cm0 .C a m
2
Czmax Avion Équilibré
Czmax Avion Équilibré
Calcul du moment piqueur de l’aile au centre de gravité (G) :
m(F1)G  m(F1)F  GF1  F1
m( F1 G)  q.S1 .(Ca m .Cm0  Cz c o rrig é.d) y
Czmax Avion Équilibré
Correction bvolet/bAile (60% de volets) : Cv = 0,67
m
corrigé (F1)G
 q.S.(Cv.Cam .Cm0  Cz1 .d) y
Czmax Avion Équilibré
Calcul de la force d'équilibrage F2 :
Czmax Avion Équilibré
Calcul de la force d'équilibrage F2 et du coef. Correcteur d’equilibrage :
m
( F2 G
)
m
 C am .(C%  0,25  n).F2 . y  C am .(d - L).F2 . y
( F1 G
)
.y
 m( F2 G)
q1 .S1 .(Cv.Cam .Cm0  Cz1 .d)  Cam .(C%  0,25  n).F2
F2 
C eq
q1 .S1 .(Cv.Cam .Cm0  Cz1 .d) q1 .S1 .(Cv.Cam .Cm0  Cz1 .d)

C am .(C%  0,25  n)
( d  L)
F2
1 
m.g
Czmax Avion Équilibré