calcul de la portance

[shuriken]

Salut tout le monde,

petite question pour les aérodynamiciens:

lors du calcul de la portance et de la trainée, quelle vitesse faut-il utiliser lorsqu'on a du vent?

Merci

[bandini]

Je ne suis pas aerodynamicien, mais la vitesse indiquée (IAS) me parait plus .... indiquée

[Tomcat]

Je ne suis pas aerodynamicien, mais la vitesse indiquée (IAS) me parait plus .... indiquée

Pourquoi donc ? les erreurs instrumentales n'ont aucune influence sur ce qui se passe réellement autour de ta cellule...

[Krasno]

C'est l'EAS : equivalent air speed. Je pense que bandini parlait d'IAS par opposition a la TAS (true air speed). L'EAS est l'IAS (vitesse lue sur le badin) corrigee des erreurs d'instrumentation et liees au placement de la sonde pitot, de memoire. L'EAS correspond donc directement a la pression dynamique de l'air sur l'avion.

[Tomcat]

Euh non, l'IAS corrigée pour les erreurs instrumentales et de positionnement, c'est la CAS. La CAS corrigée pour la compressibilité, devient l'EAS.

[TOPOLO]

NON la calcul de la portance par F = 1/2*Pho*Cz*S*V**2 fait intervenit V = Vitesse vrai = TAS
(si tu n'as pas de vent Vitesse Vrai = Vitesse sol soit TAS=GND), et jamais ni CAS ni IAS, ni EAS

[shuriken]

justement, c'est le cas avec vent qui m'intéresse. Est ce que c'est la TAS+vent ou juste TAS qu'il faut mettre?

[jeanba]

justement, c'est le cas avec vent qui m'intéresse. Est ce que c'est la TAS+vent ou juste TAS qu'il faut mettre?

TAS = vitesse vraie par rapport à l'air
C'est celle-là qu'il faut prendre.
(dans une soufflerie, la maquette est immobile et la vitesse mesurée est la vitesse par rapport à l'air (qui lui, bouge)

[Tomcat]

justement, c'est le cas avec vent qui m'intéresse. Est ce que c'est la TAS+vent ou juste TAS qu'il faut mettre?

Le vent n'a aucune influence directe sur l'aérodynamique de ton avion en vol... tu peux expliquer comment tu vois les choses ?

[shuriken]

imaginons qu'on est au décollage et qu'on a un vent de face de 10kts, et bien, ce vent va parcourir les ailes et on aura déjà de la portance.

D'ailleurs, c'est pour celà qu'on décolle toujours de face et jamais de dos.

Le problème, je ne sais pas comment on prend compte de cet effet sur la portance. Je me doute qu'il faut utiliser la TAS dans la formule mais comment faire intervenir le vent dans ce cas?

[Papoula]

En voile, on appel ça le vent apparent

[Yop127]

Ce qui compte pour calculer une portance, c'est la vitesse de l'écoulement du flux d'air autour de ton aile, donc la TAS.
Et si, le vol a une influence sur l'avion (pas sur l'aérodynamique de l'avion en elle même, mais sur les perfos avion oui!).
Exemple, un Storch peut se poser en arrière s'il a un vent de face assez fort. La TAS sera suffisante mais sa ground speed sera elle négative...

[ANTAGORN]

En voile, on appel ça le vent apparent

ou le vent relatif,


Si tu parles de la vitesse "lue" (IAS) tes sondes ( totales ) mesurent la vitesse de l'écoulement autour de ton appareil. Tu n'as donc ni à rajouter ni à retrancher le vent relatif.
Si tu parle d'une vitesse "sol",(mesurée au radar par exemple) le vent est effectivement à rajouter (s'il est de face) ou à enlever (si il est arrière) pour les orientations intermédiaires je te renvoie à tes cours de trigo.

Pour ce qui est dela différence entre la vitesse vraie (TAS) et l'IAS, je laisse la main à ceux qui savent.

edit : +1 avec Cougar 127 (nos posts se sont croisés)

[Yop127]

http://en.wikipedia.org/wiki/True_airspeed
Un lien pour relier l'IAS à la TAS. Les équations sont des approximations, mais c'est mieux que rien.

[Tomcat]

Et si, le vol a une influence sur l'avion (pas sur l'aérodynamique de l'avion en elle même, mais sur les perfos avion oui!).
Exemple, un Storch peut se poser en arrière s'il a un vent de face assez fort. La TAS sera suffisante mais sa ground speed sera elle négative...

Le vent a une influence sur les perfos par rapport au sol, naturellement. Mais pas sur l'évolution de l'avion dans la masse d'air. Pour se le représenter plus facilement, l'avion évolue toujours pareil dans une masse d'air, qui, elle, se déplace par rapport au sol. Tant qu'on ne cherche pas à suivre une trajectoire sol précise (atterrissage/décollage/suivi de route sol), on se fiche pas mal du vent pour faire voler l'avion... tant qu'on a de l'essence en rab

imaginons qu'on est au décollage et qu'on a un vent de face de 10kts, et bien, ce vent va parcourir les ailes et on aura déjà de la portance.

Je pense qu'il vaut mieux visualiser la chose autrement : pour faire simple, tu décolleras toujours à la même vitesse (dans la même configuration) mais c'est la distance de roulement qui va varier en fonction du vent.

D'ailleurs, c'est pour celà qu'on décolle toujours de face et jamais de dos.

C'est pour pas rouler trop longtemps et dépasser la piste ! Mais aérodynamiquement, rien ne t'empêche de décoller avec 30kt dans le dos. Bon, après y'a des questions de vitesse limite pour les pneus à prendre en compte, mais c'est encore autre chose.

Le problème, je ne sais pas comment on prend compte de cet effet sur la portance. Je me doute qu'il faut utiliser la TAS dans la formule mais comment faire intervenir le vent dans ce cas?

Il n'y a aucune différence ! Imaginons que ton avion décolle à 50kt et que tu as 20kt de face sur la piste. A l'arrêt en bout de piste, ton IAS est de 20kt. Vitesse sol nulle par définition. Tu n'as plus que 30kt d'accélération avant d'atteindre ta vitesse de rotation. Vitesse sol 30kt, mais TAS 50kt. Ces 30kt d'accélération, tu les obtiendras en roulant sur une distance de piste inférieure à celle nécessaire à une accélération de 50kt (vent nul).

[shuriken]

Un grand merci Tomcat. j'avais complètement oublié que c'est l'IAS qui est indiquée sur le badin et pas la TAS.

Merci pour ton explication très claire

[Hood]

Pour apporter un éclairage supplémentaire :

Pour la navigation, on peut considérer trois vitesses :
la vitesse sol, Ground Speed, GS, mesurable par une centrale inertiele
la vitesse vraie, True Air Speed, TAS mesurée par les sondes pitot + temperature
la vitesse du vent, Wind Speed, WS

Les autres vitesses, EAS, CAS ou IAS ne servent que pour le pilotage, mais pas pour l'aéro ni la navigation et sont donc hors sujet

Ensuite tu as une égalité vectorielle TAS+WS= GS (triangle des vitesses)

Si tu considère uniquement les composantes dans l'axe de l'avion, tu as l'égalité numérique TAS+WS_axe=GS_axe

Le décollage est un cas particulier, puisque dans ce cas la GS est très physique, c'est celle ressentie visuellement par le pilote et celle vue par les pneus par exemple.

Comme dit précédemment, la seule vitesse en prendre pour l'aéro, c'est la TAS. Pour une masse donnée et une densité donnée, tu décolleras toujours à la même TAS.

Or TAS + WS_axe=GS_axe

Plus tu as du vent de face (WS_axe<0), plus ta Ground Speed sera réduite pour une même TAS.
Avec du vent de dos (WS_axe>0), tu devras augmenter ta GS.
Comme dit par Tomcat, ceci n'a d'importance que pour les pneus et les longueurs de pistes.

L'aile, elle, ne voit que la TAS.

[Robin Hood]

Mais la diminution de la densité de l'air avec l'altitude doit intervenir dans le calcul de la portance, je suppose. Pour une même TAS, la portance sera plus grande si l'air est plus dense, non ?
Il me semble que la faible densité de l'air est justement ce qui fait (en partie ?) la différence entre IAS/CAS (ignorons les erreurs instrumentales) et la TAS (l'air étant moins dense, on "sent" moins de "vent" pour la même vitesse). Donc la densité est prise en compte autrement que par la TAS pour le calcul de la portance ?

[shuriken]

effectivement, lorsque tu calcules la portance L= 1/2 * gho * v² * Cl * S

on voit que si gho diminue , pour avoir la même portance, V doit augmenter

[SpruceGoose]

lors du calcul de la portance et de la trainée, quelle vitesse faut-il utiliser lorsqu'on a du vent ?

Quelques précisions afin de lever toute ambiguïté…

Le vent n’a rien à voir là-dedans… mais la question n’est pas dénuée de sens !

***

a-

Le pilote sait qu’il y a du vent (enfin on espère pour lui) parce qu’on lui a dit.

L’avion l’ignore… il ne fait que se mouvoir dans une masse d’air

Vent ou courant ou ci ou ça n’est qu’une question de repère mathématique pour faire des calculs.

Le vent c’est tout simplement la masse d’air qui se déplace par rapport à un repère sol.

Un avion se déplace par rapport à un repère "air" (un repère lié à une molécule d’air de la masse d’air dans laquelle il évolue), mais aussi par rapport à un repère sol (un point fixe sur le globe terrestre), mais aussi par rapport à un repère sur Mars, Jupiter, la Lune, la nébuleuse xyz ou encore le trou noir XZ421NK46 etc…

Un avion qui avance à 150 kts (lu à partir du badin) dans une masse d’air avance à 0 kts par rapport au sol si le "vent" est de face de 150 kt, et à 300 kts par rapport au sol si le "vent" est de dos de 150 kt.
L'avion vole, "vent" ou non...

Donc, la notion de vent est une notion relative.

***
b-

On en avait déjà parlé dans une post concernant les TAS (vitesse propre) et EV (vitesse équivalente).

Rappel : ce que l’on appelle IAS (indication du badin) n’est qu’une grossière conversion d’une pression (Pt –Ps) en vitesse, sur une base de pression de 1013.25 Hp, de température de 15°C, de masse volumique Ro de 1.225 kg/m3…l’atmosphère dite Standard !

Mais dès que l’on prend un poil d’altitude, dès que P ou T ou Ro change, l’indication du badin est faussée.

De plus, le circuit anémométrique du badin est entaché de défauts (sonde anémométrique et badin lui-même), de plus l’air est un gaz compressible, ce qui n’est pas envisagé en atmosphère standard.

Donc la vitesse IAS lue au badin est quelque chose d’inexploitable (hors avion d’aéro-club – un avion de ligne dispose d’une centrale aérodynamique qui élabore tous les paramètres de vitesse avec les seules informations de Pt (Pression totale) – Ps (Pression statique) – Tt (Température totale) --> on obtient Mach, TAS (Vitesse propre), Ts (Température statique).

***

c-

Pour en revenir à la portance.

Le profil d’aile se déplace dans une masse d’air. Cela crée de la portance.

Il est bien évident que c’est le déplacement des molécules d’air sur le profil qui crée la portance.
Et la vitesse de déplacement du profil par rapport aux molécules d’air (ou l’inverse) est appelée vitesse vraie Vv par les aérodynamiciens et vitesse propre Vp par les pilotes.

Si l’on rappelle que la vitesse propre Vp est la vitesse indiquée IAS corrigée successivement de l’erreur d’antenne anémométrique, de l’erreur du badin, de l’erreur de compressibilité et de l’erreur de densité de l’air, on voit que IAS est un bien piètre représentant de Vp.

Donc la vitesse vraie ou vitesse propre est celle qui est prise en considération dans l’expression Fz =1/2 Ro S V2 Cz

***

d-

Mais…

Dans votre formule : Fz =1/2 Ro S V2 Cz , n’oubliez pas que Ro (masse volumique) varie avec l’altitude, la température, la pression.

A altitude N, pour obtenir FzN (portance à altitude N), il faudrait connaître RoN (Ro à altitude N) et VpN (vitesse propre à altitude N).

FzN =1/2 RoN S VpN2 Cz

Si l’on veut s’affranchir de l’altitude parce qu’il faut connaître RoN, il devient pratique d’exprimer FzN avec l’équivalent de vitesse EV et non plus Vp.

FzN =1/2 Ro S EV2 Cz

Avec Ro masse volumique au sol N=0 ; EV équivalent de vitesse (donc ne faisant pas intervenir la densité à altitude N) – (rappel EV étant juste IAS corrigé de l’erreur du circuit anémométrique et du coefficient de compressibilité K donné dans des tableaux).

En exprimant la vitesse en EV, on s’affranchit du problème de la variation de masse volumique avec l’altitude.

* * *

[JulietBravo]

En gros, la TAS inclue déjà le vent, s'il y en a.


J'ai bon ???

[jojo]

Aligné sur ta piste, face au vent oui, à l'arrêt ton badin pourrait indiquer la vitesse du vent (s'il était assez sensible ou si le vent était assez fort).

[Rodolphe]

...

Et l'influence d'une rafale de vent ou d'un cisaillement de vent (changement de l'incidence, Facteur de charge, inertie...) ?

...

[SpruceGoose]

En gros, la TAS inclue déjà le vent, s'il y en a.


J'ai bon ???

Non!

Une TAS est calculée... car on ne sait pas la mesurer.

Ce qui est mesuré est une IAS (par un pitot et une statique) qu'on lit sur un badin.

Rem : comment calcule-t-on une TAS ?

Il faut une centrale aérodynamique .

L'avion reçoit par ses sondes : Pt (Pression totale) - Ps (Pression statique) - Tt (Température totale)
Sans rentrer dans les détails : IAS est une fonction de (Pt - Ps) --> OK

Mach est une fonction de [(Pt - Ps) / Ps] --> OK

Si on a Mach on est capable d'obtenir Ts (Température statique) car Tt et Ts sont liés par Mach ( Tt = Ts * (1 + [Gamma - 1)/2 ]*Mach carré ) avec gamma = Cp/Cv
coefficient de chaleur massique à pression et volume constant ).

Mach et Tt --> donne Ts

Mach et Ts --> donne Vp (vitesse propre ou TAS) car Mach = Vp / (racine (gamma* R*Ts))
et (racine (gamma* R*Ts) n'est que l'expression de la vitesse du son dans l'air.

R = 287 J/kg/DegréK

* * *

[IronNeck]

Bonjour à tous,

Je rebondis sur ce post pour poser une question beaucoup plus pragmatique

Est-ce que quelqu'un pourrait m'expliquer l'utilité de ces différentes vitesses pour le pilote ? en gros comment les exploite t-il en vol ?