Contrôler les écoulements

CONTRÔLER LES
ECOULEMENTS D’AIR
écoulement d'air autour d'un avion (simulation numérique)
1 – Carénages
Pour limiter la traînée, le profil d’un avion doit
être le plus aérodynamique possible. On limite
ainsi les turbulences dues à des décollements
de filets d’air et on améliore les écoulements
d’air. A cet effet on prévoit des carénages.
Carénage des roues d’un train
tricycle (cessna 206).
Karman, pièce profilée, placée
au raccordement de l'aile et du
fuselage (emplanture) d'un
avion, destinée à éviter la
formation de tourbillons, en
canalisant l'écoulement de l'air.
2 – Les tourbillons marginaux
Appelés également turbulences de sillage, ces tourbillons sont dus à la
différence de pression entre l’intrados et l’extrados de l’aile.
La pression étant plus importante à l’intrados, l’air tend à se déplacer vers
l’extrados afin d’équilibrer les pressions. Ce courant d’air se traduit par une
divergence des filets à l’intrados et une convergence des filets vers le fuselage à
l’extrados.
Les turbulences de sillage
sont des vortex.
2 – Les tourbillons marginaux
2 – Les tourbillons marginaux
Ces tourbillons sont dangereux pour un avion léger qui serait pris dans
ceux d’un gros porteur. Le pilote en prendra garde en tenant compte de
la direction du vent qui « déplace ce tourbillon », il devra se tenir
légèrement au dessus de l’aile de cet avion qui le précède et à distance
réglementaire.
Une solution technologique est d’utiliser des winglets (limitation des
tourbillons marginaux et donc économie de carburant):
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Ils permettent de voler à basse vitesse pour les besoins de l’atterrissage
et du décollage. Pour maintenir la portance constante, la diminution de
vitesse est compensée par une augmentation de la surface alaire et/ou
de une augmentation de la courbure (modification de Cx et Cz).
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
a) Les volets à bord de fuite
Les volets de bord de fuite augmentent la portance en modifiant la
cambrure de l’aile et parfois aussi sa surface.
Avec les volets de bord de fuite, le pilote peut augmenter plus ou moins
la portance en agissant sur les différents angles ou crans de réglage.
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Volet simple à courbure ordinaire : ce volet pivote vers le bas, il
augmente la cambrure et la portance mais ce profil est surtout utilisé
pour les petits avions
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Volet Fowler :
Ce volet a un mouvement de translation et de rotation, il augmente la
surface de l'aile et la cambrure.
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Volet Fowler :
Ce volet a un mouvement de translation et de rotation, il augmente la
surface de l'aile et la cambrure.
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Volet Fowler à fentes multiples :
Ce volet utilise le même principe de fonctionnement que le volet Fowler
simple sauf qu’il est composé de plusieurs parties. Il augmente la
surface de l’aile et la cambrure.
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
b) Les dispositifs de bord d’attaque
Les becs de bords d’attaque augmentent la portance en modifiant la
cambrure de l’aile et parfois sa surface.
Les effets des becs de bord d’attaque sont :
Augmentation plus ou moins importante la portance (selon le type de
becs),
•Augmentation de la traînée,
Cela entraîne une réduction de la vitesse de décrochage.
Les becs de bord d’attaque ne sont, en général, pas utilisés au
décollage. En revanche, pour l’atterrissage ils sont déployés au
maximum afin de rechercher la diminution de la vitesse
d’approche.
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Il augmente la cambrure de l'angle et assure une meilleure efficacité de
l'aile à grande incidence
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Bec qui en pivotant augmente la courbure (utilisé pour les avions de
ligne)
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
3 – Les dispositifs hypersustentateurs
Divers types de volet
(sur bord de fuite)
Divers types de volet et bec
(sur bord d’attaque) :
1 - volet basculant
2 - volet Krueger
3 – bec à fente
Becs de sécurité (SLATS) et volets
(FLAP) d'un Airbus A300
4 – Les aérofreins
Les aérofreins sont des panneaux
encastrés dans la voilure ou le fuselage
dont la sortie dans l’écoulement de l’air
permet d’augmenter la traînée.
Sur planeur minimoa
Influence des aérofreins sur la polaire
5 – Les spoilers
Les spoilers sont des panneaux
d’extrados dont le braquage peut être
symétrique (fonction aérofrein) ou
dissymétrique (fonction gauchissement
c’est à dire réduction de la portance sur
l’aile intérieure au virage).
Influence des spoilers sur la polaire
6 – Les compensateurs statiques
Les compensateurs d'évolution sont des dispositifs permettant de réduire ou
d'annuler l'effort exigé pour manœuvrer les gouvernes de vol.
Minimisation de l’effort par
compensation de couple
(gouverne monobloc).
Autres
configurations
possibles
sur
gouvernes de profondeur et de direction.
6 – Les compensateurs réglables (dits aussi de régime)
Un compensateur (« trim » en anglais) est un système aérodynamique ou mécanique
qui permet de maintenir une gouverne (surface de contrôle) dans une position
permettant l'équilibre de l'avion. Lorsque le compensateur est correctement réglé, l'avion
conserve son attitude dans l'air (assiette en tangage, inclinaison en roulis, dérapage en
lacet) : les efforts au manche sont annulés, le pilote peut lâcher les commandes. Le
réglage est fonction du régime de vol stabilisé recherché (croisière, montée, descente,
attitude). Ci-dessous la trim de profondeur sur Cessna 172 (réglage par roulette) :
6 – Les compensateurs réglables (dits aussi de régime)
Typical trim tabs on ailerons, rudder
and elevator. Aileron and rudder trim
tabs are not very common on light
training aircraft.
6 – Les compensateurs de régime à P.H.R (avion de ligne)
Ils ont pour rôle d’annuler les efforts du pilote aux commandes lors des
vols stabilisés. Ce sont des organes commandés par le pilote.
L’évolution est commandée par le
braquage de la gouverne (pointillés).
Lorsque l'avion est stabilisé sur la
nouvelle trajectoire, un calculateur
commande un nouveau calage du plan
horizontal réglable (P.H.R.). Ce
principe a pour avantage de réduire la
traînée.
6 – Les compensateurs de régime à P.H.R (avion de ligne)
1) Les turbulences de sillage d'un avion (appelées "vortex") sont :
a) provoquées par l'hélice
b) provoquées par les turboréacteurs
c) provoquées par la différence de pression entre l'intrados et l'extrados de l'aile
d) plus dangereuses dans le cas d'un hélicoptère que dans celui d'un Boeing 747
2) La gouverne de profondeur est une partie mobile :
a) de l'empennage horizontal qui permet de contrôler l'équilibre longitudinal de l'avion
b) de l'aile qui fait partie des systèmes hypersustentateurs
c) de l'empennage vertical qui permet la stabilisation latérale automatique
d) commandée par le palonnier lors des virages ou pour "décraber" à l'atterrissage
3) Les winglets servent à :
a) augmenter la traînée de l'aile
b) diminuer la stabilité en lacet
c) rendre tourbillonnaire l'écoulement de l'air sur les ailes
d) diminuer la traînée induite due aux tourbillons marginaux
4) En phase d'atterrissage, le pilote sort les volets hypersustentateurs. Les effets seront :
a) diminution de la vitesse
b) augmentation de la traînée
c) augmentation instantanée du taux de descente
d) les réponses a et b sont exactes
5) Le croquis associé à la légende correcte est :
a) profil avec volet braqué
b) profil en lisse
c) profil avec bec sorti
d) profil avec volet Fowler sorti
6) La turbulence de sillage est un phénomène dangereux. Il est produit par :
a) le souffle de l'hélice ou des réacteurs
b) la rotation des roues quand le train est sorti
c) les tourbillons qui naissent aux extrémités des ailes
d) les réponses a) et c) sont exactes
7) Il existe différents types de volets hypersustentateurs. Un seul de ces systèmes ne
produit pas de portance, lequel ?
a) volet à fente
b) aile à incidence variable
c) aérofrein
d) bec de bord d'attaque
8) Les turbulences de sillage d'un avion sont fonction :
a) de sa vitesse
b) de son envergure
c) de sa masse
d) toutes les réponses précédentes sont exactes.
9) La traînée induite d'une aile :
a) augmente avec l'allongement
b) diminue quand la portance augmente
c) est une des conséquences de la présence de moucherons collés sur le bord d'attaque
d) est une conséquence des différences de pressions entre intrados et extrados