cours théoriques mécanique du vol

[Martin31Fr]

Salut à tous

Suite à mon cours de mécanique des fluides sur le vol et tout ce qui touche aux notions de pénétration dans l'air voici un petit lien:
http://martin.lapeyre.free.fr/telecharg ... avions.rar

Et sur les turbo réacteurs, (thermodynamique):

http://martin.lapeyre.free.fr/telecharg ... rbines.rar

Ces cours sont en français (en vrai je lai ai eu en anglais!!!) et très simple à comprendre car très intuitifs.

Il sont relativement complet et permettent une compréhension des phénomènes dù au vol (poussée, portance, traînée...) et des réacteurs avec leur foctionnement, du point de vue théorique.

Je me permet sde créer un post spécial au vue des différentes questions sur les notions de portance, vitesse de montée etc...

Un seul défault: la non prise en compte de la quantité de caruburant consommée durant le vol (diminution de la masse en cours de vol), mais les calculs deviendraient vite difficile à réaliser à la main (intégrales en fonction du temps et/ou de la masse pour ceux qui connaissent).

Dites moi ce que vous en pensez, en espérant que cette doc sera utile à certains.



Amicalement, Martin

[Flaps]

(intégrales en fonction du temps et/ou de la masse pour ceux qui connaissent).

Mon plus grand malheurs

[erokh]

Salut à tous
Un seul défault: la non prise en compte de la quantité de caruburant consommée durant le vol (diminution de la masse en cours de vol), mais les calculs deviendraient vite difficile à réaliser à la main (intégrales en fonction du temps et/ou de la masse pour ceux qui connaissent).

bouarf, une intégrale double, ça peut se faire. Mais ça dépend de l'équation qu'il y a à l'intérieur:sweatdrop

sinon, il y a les PC pour calculer ça maintenant

[ogami musashi]

Merci de l'initiative c'est cool.

J'ai juste regardé deux trois trucs comme ca, pour les orgines des forces, bravo ils ont pas fait la bourde habituelles du bernouilli ou de la deviation.

Par contre je trouve que separer les trainée et les tourbillons marginaux c'est pas super bien, parcequ'ils ne parlent pas de la relation Cz , surface et trainée induite.

Peut etre est ce la traduction?

Enfin en tout cas c'est tout de meme interessant.

[Bawa]

Yes merci, c'est énorme ! c'est pile ce que j'étudie en ce moment !!

[Martin31Fr]

Merci de l'initiative c'est cool.

J'ai juste regardé deux trois trucs comme ca, pour les orgines des forces, bravo ils ont pas fait la bourde habituelles du bernouilli ou de la deviation.

Par contre je trouve que separer les trainée et les tourbillons marginaux c'est pas super bien, parcequ'ils ne parlent pas de la relation Cz , surface et trainée induite.

Peut etre est ce la traduction?

Enfin en tout cas c'est tout de meme interessant.

Tu parles du VORTEX qui se créé au niveau de la fin des ailes? Si oui en fait on en a parlé en cours mais le truc c'est que mon cours que j'ai eu est différent de celui qui est mis là. Ces planches sont surtout les références utilisées par mon prof pour faire le cours ,un petit pavé de 70 pages en polycopié à trous, plus complet et plus ordonné, d'où les feuilles en vrac.

Deplus le vortex en bout d'aile est une notion très complexe a étudier. L'ecole Supaéro (Toulouse) a une soufflerie sépciale pour étudier ces phénomènes avec imagerie laser et tout et tout. Je précise que je suis dans une école généraliste, donc ces cours sont très "light" et donnent surtout une vue d'ensemble.

Deplus j'ai mis ces cours en lien car je pense qu'ils sont assez simple à comprendre pour tout le monde et donnent des notions assez fondamentales pour comprendre la mécanique du vol et certains paramêtres.

Et peut-être qu'aussi il manque des planches; pour cela mon poly de cours (le vrai) serait mieux, mais j'ai pas de scanner et puis scanner 150 pages, merci...

J'ai oublié:

Traînée= 1/2(Ro*Surface Portante*Vitesse²*Coefficent de Traînée)

Portance=1/2(Ro*Surface Portante*Vitesse²*Coefficent de Portance)

Ro= densité de l'air, 1.225kg/m3 au niveau de la mer; attention, cela diminue avec l'altitude, d'où une traînée moindre à HA, mais aussi portance moindre.
Pour info la vitesse du son, 340m/s au niveau de la mer, est aussi liée à l'altitude via la densité de l'air, mais aussi la température;

vitesse du son = racine carré ( gamma*r*T) avec r=287 pour l'air, T température en Kelvin, gamma=1.4 pour l'air

et ro=Pression/(r*T)


J'espère juste que j'ai pas dit trop de co******!!!:yes:
Tchao

Martin

[Marc"Phoenix"]

Merci Martin

[Chris Young]

Dans quelle école es-tu, si ce n'est pas indiscret ?

[fockewulf]

A l'ICAM, si j'en crois le document.
Je ne savais pas que vous etiez branché aéronautique.

[ogami musashi]

Martin31Fr: Je parle des circulations 3D intrados>extrados (qui est le principe de base de creation d'un vortex ,oui) qui se produisent a la fois en bout d'aile et sur les fleches importantes des l'emplenture.

C'est le concept de trainée induite, et dans les cours généralisés a coutume de dire que plus de portance= plus de trainée induite, meme si en realité la subtilité c'est que plus le Cz est grand, plus la trainée induite le sera.

Une aile a grande surface (pour un meme profil et meme allongement) aura un Cz plus petit donc moins de trainée induite.

Le produit S.Cz (S , surface) etant dans ce cas toujours le meme.
Donc le Cz est inversement proportionel a la surface.


Je voulais juste precisé cela car c'est une relation importante surtout quand on cherche a connaitre la vitesse de finesse max pour une altitude donnée, vu que cette finesse est atteinte lorsque Cx prends la valeur de la trainée induite (c'est a dire que la trainee de forme est egal a la trainee induite).

C'etait juste un détail, encore une fois j'apprecie beaucoup l'effort et le fait qu'il n'y ait que peu d'approximations.

De plus tes cours offrent comme tu le dis l'avantage d'etre tres facile a comprendre, c'est quand meme assez rare pour etre signalé!

Donc merci encore.

[Martin31Fr]

Martin31Fr: Je parle des circulations 3D intrados>extrados (qui est le principe de base de creation d'un vortex ,oui) qui se produisent a la fois en bout d'aile et sur les fleches importantes des l'emplenture.

oui j'ai bien ça dans mon cours, avec des formules empiriques avec des intégrales, des cosinus et des sinus, des contraintes dûes à des pressions (intrado ???) et des dépressions (extrados??? peut-être l'inverse). le tout expliqué par l'écoulement d'air autour de l'aile et le fait que d'un côté l'air va plus vite car plus de distance à parcourir, cette vitesse créant une dépression qui aspire l'avion et le maintien en l'air, l'air circulant sous l'aile créant une pression. C'est cela que tu veut dire? Je confirme que ce n'est pas dans les planches que j'ai mise. de plus ces principes d'écoulement sont utilisé pour calculer la traînée induite et la portance.

Peut-être on parle pas de la même chose mais finesse=Cz/Cx ou l'inverse, ché plus, non? en plus avec le cours en anglais et le vocabulaire, je me mélange pas mal les pinceaux.

A l'ICAM, si j'en crois le document.
Je ne savais pas que vous etiez branché aéronautique.

en fait on a des cours d'un peu tout électronique, info, mécanique des fluides (mecanique du vol et ecoulement des fluides genre canalisation), thermique, hydraulique, calculs éléments finis, productique, CAO, matériaux... Par contre on n'a pas de cours de français donc...

Faut dire que l'aéronautique me branche pas mal en plus.


Sinon, je crois que je vais aller voir mon prof et lui demander le cours complet en anglais et s'il accepte, je vous le filerez. par contre c'est de l'anglais.Alors pour ceux qui sont fachés avec la langue de Chekespire...

[ogami musashi]

oui j'ai bien ça dans mon cours, avec des formules empiriques avec des intégrales, des cosinus et des sinus, des contraintes dûes à des pressions (intrado ???) et des dépressions (extrados??? peut-être l'inverse). le tout expliqué par l'écoulement d'air autour de l'aile et le fait que d'un côté l'air va plus vite car plus de distance à parcourir, cette vitesse créant une dépression qui aspire l'avion et le maintien en l'air, l'air circulant sous l'aile créant une pression. C'est cela que tu veut dire?

Non bon en fait malheureusement on t'a enseigner la version un peu simplifiée (et en fait fausse) de la portance.
Le coup de la distance plus longue a parcourir est fausse car cela supposerait que les particules de l'intrados et extrados se rejoignent apres l'aile en meme temps ce qui n'est pas du tout le cas.

En realité la portance (de base, sans prise en compte de formes de trainée, dans le cadre d'ecoulement non visceux) est une bete demonstration du theoreme de conservation d'energie.

L'air qui arrive sur l'extrados possede, au sein d'une veine, un certain debit.
Lorsque la veine rencontre l'aile et sa proximité, la forme de la veine en est changé mais par la loi de conservation des energies, le debit total lui ne l'est pas.
Simplement, plus la section de la veine se retrecit (au moment du passage le plus courbé de l'extrados) plus la pression statique diminue au proft de la pression dynamique qui elle augment.
Localement, cela se traduit par des contraintes qui s'exercent dans differents sens, celle qui part vers le haut et aspire l'aile c'est la portance.

La portance tout betement, c'est une augmentation de pression dynamique qui fait que les particules au lieux d'exprimer des contraintes vers l'aile , les expriment vers l'exterieur a la normale de la surface de contact.

Etant donné que la pression dynamique est inversement proportionnelle a la pression statique, et que celle ci diminue en fonction du retrecissement de la veine d'air, c'est au niveau de la bosse de l'extrados que se produit le plus de portance.

Sur l'intrados, on essaye d'avoir de fortes pression statiques pour pousser l'aile vers le haut.

Mais en fait meme lors d'angle d'attaque tres elevés la depression de l'extrados represente toujours le 2/3 de la portance.

Peut-être on parle pas de la même chose mais finesse=Cz/Cx ou l'inverse, ché plus, non? en plus avec le cours en anglais et le vocabulaire, je me mélange pas mal les pinceaux.

La theorie de la portance que je t'ai evoqué plus haut doit etre pondérée par les trainées qui s'expriment.

Principalement trois, la trainee de frottement, qui depend de l'etat de la surface (et a etat egale, de la surface tout court) de l'aile, la trainée de pression qui depend de l'etat de la couche limite (qui est la zone d'air la plus proche de l'aie) et la trainée induite qui est en effet un mecanisme de "gangrainage" des ecoulements.

Les ecoulements de l'intrados lorsqu'ils atteingnent les bouts des ailes (mais en realité cela se produit aussi sur toute l'envergure d'une fleche prononcée, c'est le principe des LERX), remonent vers l'extrados de l'aile dans une sorte de vortex qui expriment une force vers le bas et donc s'opposent directement a la depression de l'extrados.

La trainée induite se produit surtout en subsonique.
Elle est directement proportionnelle au Cz, qui est un coefficient de proportionnalité de portance.

Comme je le disais plus haut, pour une aile identique, si la surface alaire est grande, le Cz est petit donc la trainée induite aussi.
Inversement si elle est petite le CZ est important.

On dit d'une aile petite qu'elle a un profil tres porteur, et inversement une aile a grande surface que son profil n'est pas tres porteur.

bon je crois que je vais m'arreter la , si tu as des questions n'hesites pas.

Et d'ailleurs je suis loin d'etre le seul a pouvoir t'aider ici!




]

[Martin31Fr]

salut

Oui en fait c'est plus compliqué que ce que j'ai vu en cours. Mais est-ce que à la fin la formule permettant de calculer la traînée est la bonne?

Parce que si on regarde les courbes polaires, on se rend bien compte que le Cx est lié au Cz. ça me rapelle un TP en soufflerie sur une F1 (réduite) où on avait des courbes à tracer et à analyser et on voit bien que les deux sont liés (dans le cadre de la F1 l'effet recherché est un effet de sol, soit un portance négative qui pousse la voiture sur la route) et qu'il faut jouer sur les deux paramêtres pour avoir les bons réglages, plus d'effet de sol pour les circuits sinueux (meilleure adhérence) mais plus mauvais Cx(pénétration dans l'air), l'inverse pour les circuits avec des lignes droites.

Voici le compte rendu du TP de soufflerie sur la F1:
http://martin.lapeyre.free.fr/telecharg ... ie_f_1.doc

Donnez moi votre avis;

Martin

[fockewulf]

Contrairement à ce qu'on pourrait croire, le coefficient de pénétration d'une F1 est catastrophique, notamment à cause des roues (on ne peut pas faire pire qu'un cylindre non caréné (enfin si, un carré avec des angles vifs) )

[Martin31Fr]

Contrairement à ce qu'on pourrait croire, le coefficient de pénétration d'une F1 est catastrophique, notamment à cause des roues (on ne peut pas faire pire qu'un cylindre non caréné (enfin si, un carré avec des angles vifs) )

tu as entièrement raison sur le Cx d'une f1, dep plus le moteur de la F1 est très performant pour contrée la traînée générée; Par contre le Cx est catastrophique car on est obligé de rajouter des éléments afin d'augmenter l'effet de sol, d'où la relation.

par contre sur une voiture de tourisme c'est important car c'est l'acquéreur qui paye le Cx élévé et la traînée, via la consommation...

[ogami musashi]

oui mais attention, la relation Cz-Cx dans un formule1 ( ca vaut aussi pour un avion) qui fait que le cx est mauvais c'est qu'on augmente l'incidence des ailes pour avoir de l'appui.

C'est alors la trainée de forme qui est la plus grande et non pas la trainée induite qui elle evolue avec le carré du Cz.

De plus comme l'a dit fockewulf le Cx deplorable est du beaucoup a la formule roues apparentes de la F1.

Parceque niveau finesse aero, les F1 modernes ont des rapports appuis/trainée (pareil que portance/trainée pour les avions) de l'ordre de 4,5 pour les circuits avec appuis assez forts ce qui est pas mal du tout.

Un avion de chasse en manoeuvre de combat est dans le meme ordre de rapport (4 pour un mirage F1 avec flaps en position combat).


edit: la formule de la trainée est bonne.

[TOPOLO]

Mirage F1-AZ, en subsonique (c'est dans le manuel)

- Bec et volet en sortis en position "combat", AoA=7.5, Cz/Cx=8.5...
- Tout rentré, AoA=7.0, Cz/Cx=10...

(ce qui me fait dire que 13 pour un Su-27, ça me semble très élevé, le F1 étant particulièrement fin comme planeur)

[ogami musashi]

Topolo, mon 4 est pendant un virage.
Tes valeurs (comme celle du SU) sont en palier.
Le 13 ca vient aussi du manuel.

[TOPOLO]

Un gros virage alors,
En géneral 4/4.5 c'est une valeur usuelle en config attero (train et volets bas, AoA entre 8 et 15 en fonction de l'avion).

Pour le Su-27, c'est un des manuels que je n'ai pas..., je pige quand même pas comment ils sont arrivé à 13... chez Mig le fulcrum ne dépasse pas 8 pour une configuration pas si différente de celle du flanker

PS, 13 t'es sûr que c'est pas la finesse maxi du profil du Su-27 et pas de l'avion complet ?

[ogami musashi]

c'est la finesse max de l'avion complet.
je me souviens plus la condition (croisiere assurement).

La config a beau etre proche, il y a quelques elements qui changent la donne:
-les LERX qui trainent moins chez sukhoi
-La proportion du fuselage qui participe a la portance qui est au max de 40% chez sukhoi
-l'instabilité statique plus elevée sur le Sukhoi
-Les dispositifs de controle comme les becs de bord d'attaque controlés plus finement sur le su.

[pipo2000]

"ils ont pas fait la bourde habituelles du bernouilli ou de la deviation."On m'aurait menti alors ? Peut tu préciser s'il te plait?

[ogami musashi]

Il y a deux theories sur la production de la portance qui circulent sur le net.

La premiere prend la loi de bernouilli pour dire que les flux d'airs sont separes lorsqu'ils rencontrent l'aile et que comme ils vont se rejoindre au meme moment derriere l'aile, puisque l'extrados est plus long alors l'air ira plus vite.

Le principe de bernouilli de dire que chemin plus long=plus vite est tout a fait vrai, mais l'hypothese de base qui est de dire que les particules d'air se rejoignent au meme endroit apres l'aile est totalement fausse.
ce n'est donc pas bernouilli en cause mais notre application de cette loi.


La deuxieme theorie c'est que l'air serait devié par le bas et que par le principe action>reaction l'aile serait elevée.
Meme si cela pourrait participer la theorie a un serieux hic: selon les vitesses l'air n'est jamais devié pareil alors la portance changerait de vecteur a chaque fois, ce qui n'est manifestement pas le cas.


En fait la portance est plutot due a l'application de la conservatio d'energie dans une masse d'air (une "veine").
Imagines non pas seulement l'air qui va rentrer en contact avec l'aile mais une veine entiere d'aile au dessus et au dessous de l'aile.
Ces veines ont des caracteristiques de debit et de pression stables mais quand elles rentrent en contact avec l'aile , et spécialement avec l'extrados bombé il y a des changement de pression.

Le debit constant en sortie de la veine induit que lorsque l'air est compressé par l'extrados sa pression statique diminue au profit de la pression dynamique. Et donc cette pression dynamique engendre des efforts perpendiculaires a l'aile qui vont dans le sens inverse, bref c'est une depression.


La portance c'est ca, des changements de pression, et c'est tres important de comprendre que ce sont des changements de pression.
Ce sont les changements dans une veine qui conserve quelque soit ce qui la perturbe un debit constant qui font que la pression dynamique augmente et que des depressions naissent.

SUr l'intrados meme principe, le profil intrados fait que au bord de celui ci il y a diminution de pression dynamique (augmentation de pression statique) qui cree des force dirigiées vers l'aile et qui la souleve.

Pour la plupart des profil meme a fort AOA, 80% de la portance est crée par la depression extrados.

[bandini]

[quote="ogami musashi"]
Meme si cela pourrait participer la theorie a un serieux hic: selon les vitesses l'air n'est jamais devi&#233]

Qu'appelle tu changement de vecteur ?
Suivant la vitesse, ton angle d'attaque pour une meme portance est different, ça fait un changement de vecteur ça non ?

[pipo2000]

ok, donc ce n'est pas l'utilisation de bernouilli qui pose problème mais bien son interprétation. On est d'accord.Pour information (mais j'imagine que tu le sais), le loie de Bernouilli EST une loie de conservation de l'énergie. D'ailleurs, la description que tu fais de la portance:"Le debit constant en sortie de la veine induit que lorsque l'air est compressé par l'extrados sa pression statique diminue au profit de la pression dynamique"n'est rien d'autre que le phénomène décrit par cette même équation (qui peut se généraliser à un volume de fluide comme c'est le cas dans ton message).En tout cas, je suis trés friand de ce genre d'analyse physiques alors n'hésite pas. Surtout que je cherche toujours une explication simple et rigoureuse pour la portance.

[ogami musashi]

Qu'appelle tu changement de vecteur ?
Suivant la vitesse, ton angle d'attaque pour une meme portance est different, ça fait un changement de vecteur ça non ?

Oui tout a fait mais le changement de vecteur de la portance est du au changement de vecteur de l'aile.

Si la portance resultait d'une deviation des ecoulements , avec la vitesse ceux ci changeraient de vecteur independament de l'aile.
Ce qui aurait pour effet de faire varier constament le vecteur de la portance sans que l'aile n'est bougé.
Comme resultat on aurait des pertes de portance et d'augementation de trainée enormes.


Pipo2000: tout a fait c'est bel et bien la loi de conservation d'energie, de toute facon dans le modele de Navier stokes, les 3 lois de newton sont comprises.