Si hood a la fleme de re-expliquer je peux te faire un schema precis des avancées aero du F-22.
Je vais le faire pour lui.
Vive le copier/coller ! Merci Hood, c'est un des posts qui reste ancré dans ma mémoire !
Hood a dit :
"Tiens il est 1:24 du mat et il me prend l'envie de faire une petite explication d'aero supersonique, ca vous dit ? C'est parti
La voilure du F-22 est assez spéciale, trapézoïdale, contrairement aux avions précédents (F-15, F-16, F-117, Rafale, Mirage2000 etc.) ou le bord de fuite a soit une flèche nulle soit positive (bout d'aile en arrière de l'emplanture). Sur le F-22, la flèche du bord de fuite est négative, ce qui est un signe que ce zinc est clairement conçu pour le supersonique. Pourquoi ?
Reprenons depuis le début. Un avion en supersonique crée ce qu'on appelle un cône de Mach, illustré ci-dessous:
Imaginez un objet (l'avion) animé d'une vitesse u. A l'instant t0 il est au point A, et il emet une onde sonore, qui se propage de manière sphérique à la vitesse a (vitesse du son à l'endroit considéré, a=racine(1.4*287*T), ou T est la température locale en Kelvin).
A l'instant t0+t, l'objet aura avancé d'une distance ut et l'onde d'une distance at. L'objet est alors en B et l'onde atteint A'.
De la même manière, à l'instant t0+2t, l'objet est en C, l'onde emise en A est en A'' et l'onde émise en B est en B'.
Finalement à t0+3t, l'avion est en P et toutes les ondes sonores émises entre A et P forment un cône dont la coupe en 2 dimensions est le triangle A'''PA'''. Le demi-angle au sommet est µ et on montre facilement que sin µ= at/ut = a/u = 1/M ou M est le bien connu nombre de Mach.
Je tiens ici à préciser que le cône de Mach n'a rien à voir avec une onde de choc. Le cone de Mach n'a aucune concrétisation physique, il s'agit juste d'un domaine de l'espace déterminé par le nombre de Mach. Une onde de choc est elle bien concrète, mais la n'est pas mon propos.
Vous suivez ? Alors on continue. Il se trouve qu'on peut distinguer trois zones :
Le cône de dépendance, dans lequel on se baladait précédemment
Le cône d'influence, symétrique du premier par rapport à P
La zone de silence
Ces zones sont ainsi nommées parce qu'une perturbation (qui se transmet sous forme d'onde sonore, en rouge) au point P ne pourra influer que sur le cone de dépendance (l'ensemble des points D dont les caractéristiques dépendent entre autres de ce qui ce passe en P). Inversement, ne pourront influer sur P que les perturbations émises dans le cone d'influence (par exemple en I). M ne peut pas perturber P et P ne peut pas perturber N.
Enfin la zone de silence est la zone dans laquelle, à l'instant considéré, aucune onde sonore n'a pu parvenir (ce qui comprend le cone d'influence).
C'est bien important de piger ca pour la suite, j'espere avoir été suffisament clair, mais j'en suis pas sur
Continuons. Prenons une aile droite rectangulaire, placée à dans un écoulement à un certain Mach M, determinant un cone de Mach avec sin µ = 1/M (un exemple simple a retenir, M=2 implique µ=30°).
Si on ne considère les points extreme du bord d'attaque B et T, on voit que leurs cones de dépendances 'tapent' (zones hachurées) dans les saumons d'aile. Or c'est la que vont se produire les tourbillons marginaux. Les tourbillons marginaux ? Et alors ? Voyons voir ce que c'est :
Sur le schema du dessus, on voit l'avion de face, avec une demi voilure. Sur l'intrados, on a une surpression (+), sur l'extrados on a une depression (-), ca vous le savez. Or que ce passe-t-il en bout d'aile ? Prenez une bombonne d'air comprimé et ouvrez-la, l'air haute pression se jete dans l'air basse pression. Ici c'est pareil, l'air du dessous de l'aile va essayer de passer au-dessus. Cela va alors créer un tourbillon qui ne se reduit pas au bout d'aile, mais qui s'etend sur son toute son envergure ! Et ce tourbillon va créer un ecoulement descendant sur l'aile, à une vitesse Vi.
Quel impact cela a-t-il ? Il faut regarder le schema du bas, ou on voit le profil de l'aile en coupe. On a donc la vitesse de l'avion u qui forme l'angle d'attaque alpha avec le profil d'une part et d'autre part la vitesse induite par le tourbillon Vi qui va créer une incidence parasite alpha_i a peu pret egale à Vi/u. Au final l'angle d'attaque que verra le profil ne sera pas alpha mais alpha_e=alpha-Vi/u.
Or la portance locale est définie selon la perpendiculaire à la vitesse locale de l'écoulement. Du coup la portance R n'est plus orientée selon la perpendiculaire à u, mais selon la perpendiculaire à ue. Cela nous fait une belle jambe, parce que nous la seule portance qui nous interesse c'est celle normale à la vitesse avion u. Du coup on va decomposer R en deux composantes:
Fz, perpendiculaire à u, c'est la portance efficace
Fx, parallèle à u et orienté vers l'arrière. Il s'agit donc d'une force qui s'oppose à l'avancement de l'avion, autrement c'est une force de trainée.
Voila, je viens de vous expliquer la trainée induite (sous-entendu induite par la portance) parce que c'est la portance de l'aile (les + et les -) qui a crée le tourbillon et donc le supplément de trainée.
Revenons à nos moutons. Il faut maintenant faire la jonction entre tourbillons et le supersonique. Et bien c'est relativement simple par rapport à tout ce qui précede. Tout à l'heure je disais que le tourbillon se propageait sur toute l'envergure de l'aile. Et bien cela est vrai en subsonique (c'est pour ca que j'ai dessiné un Airboeing), mais en supersonique, comme on la vu, ce tourbillon ne pourra se developper uniquement dans le cone de dépendance. Donc toute l'astuce consiste à dessiner l'aile de telle facon que le cone de dependance du bout d'aile ne 'tape' pas dans l'aile.
Par exemple si je reprends mon aile de tout à l'heure et que je lui taille les saumons en pointes (l'aile se deplace 'vers le haut' de la page), et bien mon bout d'aile n'aura aucune influence sur l'écoulement sur l'aile, CQFD.
Revenons maintenant à notre cher F-22 et regardons la forme en plan de son aile :
Que voit-on ? Que le bord de fuite initiale est à 49°, ce qui veut qu'au dessus de Mach 1.3 (sin 49° ~ 1/1.3), le cone de dépendance ne tapera plus dans l'aile. On optimisera donc la trainée en volant au dela de ce Mach.
Par ailleurs si le bord de fuite redevient plus sobre apres (70°), c'est par soucis d'encombrement d'une part, et pour ne pas trop pourrir l'ecoulement vers l'emplanture. En effet une fleche négative a pour effet de 'ramener' l'ecoulement vers l'emplanture tandis qu'une fleche positive 'bord d'attaque' tend à l'inflechir vers le bout d'aile.
Enfin, mais la c'est du bonus, on voit que le bord d'attaque est à 41° de fleche ce qui veut dire que le bord d'attaque deviendra 'supersonique' quand M = 1/cos(41°)=1.3. Et oui le meme Mach 1.3, c'est normal, 41° et 49° ce sont des angles complementaires.
Conclusion : en deca de Mach 1.3 l'aile sera affecté d'effet 3D (trainée induite) comme en subsonique tandis qu'au dela, on en aura beaucoup moins.
C'est sans doute pour ca que ce zinc à des bonnes perf à Mach elevé (haute altitude) et qu'elles ne sont pas si bonnes à basse altitude (Mach plus faible pour une meme vitesse).
Voila, je crois que j'ai réalisé l'impossible, faire un post plus long que ceux d'Oga (quoique?). Ca m'a quand meme pris plus de deux heure !
J'espere que c'etait clair et que ca vous a plu, désolé pour les accents manquants mais eux et moi on est faché...."
c énorme!!! 
