Le "mur" du son

[TOPOLO]

Pour le savoir, il fallait aller voir, c'est ce qu'ils on fait, malheureusement le retour etait moins simple que l'aller...
De plus il ne suffisait pas de le savoir, la mort de K. ROSANOFF (plus sur de l'ortho) montre que même quand on savait a quoi faire face, il n'etait pas simple de trouver une reponse qui fonctionne dans tous les cas (le sorte de trim électrique de profondeur qui aurait du lui permettre de redresser à simplement mal fonctionner, ce qui à conduit DASSAULT AVIATION a ne plus sous traiter aucuns éléments de la chaine de commande de vol)

[JulietBravo]

Constantin Rozanoff...

[ironclaude]

1: ...on a introduit à partir du F-86E (deuxième version de production, en dépit de la lettre "E") un empennage horizontal qui pivotait pour assurer le contrôle en profondeur, comme sur tous les jets qui ont donc suivi.

2 : Pour ce qui est de la loi des aires, elle n'est pas nécessaire pour passer le mur du son. Avec suffisamment de patate, on peut tout faire. Plusieurs appareils des années 50 y parvenaient, même en palier

1 : Empennage horizontal monobloc et à profil symétrique ( = squelette du profil : plan )
2 : Et aussi sur les chasseurs d'aujourd'hui qui sont encore plus motorisés: pas de trace de loi des aires sur un Rafale ni sur un F 22 et encore moins sur un F 35 (mais lui, il est censé être supersonique ?)

[TooCool_12f]

pour le rafale, je parierais pas là dessus si j'étais toi

[Rob1]

Le F-100 était bien le premier chasseur supersonique ,Buck Danny ne t'a pas menti !lol

Il devait être au coude-à-coude avec le MiG-19, si je ne dis pas de bêtises.

[ironclaude]

pour le rafale, je parierais pas là dessus si j'étais toi

??? Ou voit-on l'application de la loi des aires sur le Rafale ???

[SpruceGoose]

??? Ou voit-on l'application de la loi des aires sur le Rafale ???

Ce n'est nullement qu'une référence visuelle.

Question : Est-ce que le F8 Crusader avait été conçu selon le Whitcomb Area Rule ?

Reponse : Oui ! (pourtant ce n'est pas visible du tout - supersonique lors de son premier vol).

* * *

[ironclaude]

Ce n'est nullement qu'une référence visuelle.

Question : Est-ce que le F8 Crusader avait été conçu selon le Whitcomb Area Rule ?

Reponse : Oui ! (pourtant ce n'est pas visible du tout - supersonique lors de son premier vol).

* * *

????? again

Pas plus visible que... sur le Rafale, en effet !

Alors que de par la nature même de cette loi, elle a quand on l'applique des effets visibles: "taille de guêpe" sur les Mirage III ou 2000 ou encore sur le F105 ou c'est très marqué, ou bossages sur le fuselage ou sur la voilure comme sur le F 102 ou Tu 22, etc...

Par ailleurs, cette loi est utile si l'avion "a du mal à passer la bosse" (cas du F 102 avant et après application de cette loi).

C'est comme s'il y avait un article 2 de la loi qui disait "dans le cas ou la poussée du moteur est suffisante, l'article 1 n'a pas à s'appliquer"

Ou, comme dit dans la réponse précédente "avec suffisamment de patate, on peut tout faire" (C'est beau comme du Bernard Tapie !)

[fanch]

????? again

Pas plus visible que... sur le Rafale, en effet !

Alors que de par la nature même de cette loi, elle a quand on l'applique des effets visibles: "taille de guêpe" sur les Mirage III ou 2000 ou encore sur le F105 ou c'est très marqué, ou bossages sur le fuselage ou sur la voilure comme sur le F 102 ou Tu 22, etc...

Par ailleurs, cette loi est utile si l'avion "a du mal à passer la bosse" (cas du F 102 avant et après application de cette loi).

C'est comme s'il y avait un article 2 de la loi qui disait "dans le cas ou la poussée du moteur est suffisante, l'article 1 n'a pas à s'appliquer"

Ou, comme dit dans la réponse précédente "avec suffisamment de patate, on peut tout faire" (C'est beau comme du Bernard Tapie !)

Bonsoir,

bien qu'absolument pas spécialiste en aérodynamique, il me semble plutôt que l'absence de "traces visibles" de la loi des aires révèle plutôt une bien plus grande compréhension de cette loi et des phénomènes qu'elle décrit.

Au début dans les années 50, on l'a appliquée "littéralement" en quelque sorte d'où des fuselages comme le F105. Puis, ensuite on comprenant mieux les phénomènes on est parvenu au même résultat avec des formes moins outrées.

Il me semble très improbable qu'on tolèrerait des trainées importantes et nuisibles juste parce que les moteurs sont assez puissants pour passer le mur du son. Il y aurait trop de pertes.

Juste my 2 cents !

fanch

[SpruceGoose]

????? again

My pleasure !

Qu’en est-il du Buccaneer, Avro CF 105, du Viggen, du YF17, du F16, du F18, Rockwell B1 etc… ?

Ont-ils été conçus selon la Loi des Aires ?

Essaie de voir ce qu’on appelle Normal area ruling - Differential area ruling – Supersonic area ruling – Sonic area ruling – Sears Haack body et tu verras que les applications du Area Rule ne mènent pas qu’au classique et connu Coke bottle shaping en fonction de ce que l'on veut obtenir des performances de l'avion.

* * *

[ironclaude]

My pleasure !

Qu’en est-il du Buccaneer, Avro CF 105, du Viggen, du YF17, du F16, du F18, Rockwell B1 etc… ?

Ont-ils été conçus selon la Loi des Aires ?

Essaie de voir ce qu’on appelle Normal area ruling - Differential area ruling – Supersonic area ruling – Sonic area ruling – Sears Haack body et tu verras que les applications du Area Rule ne mènent pas qu’au classique et connu Coke bottle shaping en fonction de ce que l'on veut obtenir des performances de l'avion.

* * *

Le Buccaneer, ya pas plus coke bottle que lui, justement...

Mais c'est aussi un avion des années 50-60, époque ou la loi des aires a surtout connu du succès, en raison de la relativement faible poussée des réacteurs de l'époque, qui imposait d'avoir recours à ce principe pour pouvoir "passer la bosse", en gros entre M 0,9 et M 1,2.

Les chasseurs les plus récents ont des réacteurs qui poussent tellement (2 x 20 tonnes sur un F 22 contre 1 x 7 ? tonnes sur un F 102) qu'il n'y en a plus besoin en pratique. De plus, ses conséquences géométriques ne sont pas gratuites sur l'aménagement d'un avion.

Enfin, le transsonique est une zone ou on passe pour aller plus haut, mais ou on ne reste pas, la traînée et donc la consommation y étant maximale. Au dessus, aux Mach plus élevés, la poussée des moteurs augmente plus vite que la trainée, et le problème ne se pose plus.

Voir le cas du Concorde qui employait la PC pour décoller, monter, passer le Mach, puis qui la coupait une fois arrivé à M = 2. On ne peut pas dire qu'il était très coke bottle non plus ! D'ailleurs, c'est surtout du Champagne que buvaient les passagers...

[SpruceGoose]

Claude

Puis-je par exemple t’inviter à consulter les ouvrages suivants qui sont excellents.

Voir dans la globalité le domaine du Area Rule theory de R Whitcomb et ses applications est aussi une source très enrichissante.

Regarde aussi qui est Dietrich Kuchemann et ce qu'il a fait en matière de réduction de traînée... dans les années 40.

- The Bird Is on the Wing: Aerodynamics and the Progress of the American Airplane / James Hansen

- Aerodynamics of Wings and Bodies / Holt Ashley – Martin Landahl

- Fundamentals of Aerodynamics / John Anderson

- Aerodynamics for Engineers / John Bertin / Russell Cummings

* * *

A propos, les avions de ligne, sont-ils conçus selon la loi des aires ?

Mais avant de répondre :

Pensez au Convair 990, au Tupolev Tu 95, au Boeing 747...

Mais pensez surtout que l’ennemi principal d’un avion (mis à part un pilote cinglé) est le couple traînée - masse.

Pensez que dans tous les bureaux d’étude de tous les avionneurs, des types s’ingénient à trouver des solutions afin d’éliminer le moindre DaN de traînée et le moindre DaN de masse ; et que des types des bureaux d’étude de tous les motoristes s’ingénient à trouver des solutions afin de diminuer le moindre dixième de Kg/DaN.hr et le moindre Dan de masse.

Gagner ne serait-ce que 0.05 sur le Mach de croisière d’un airliner, c’est déjà… Versailles.

* * *

[ironclaude]

Claude

Puis-je par exemple t’inviter à consulter les ouvrages suivants qui sont excellents.

Voir dans la globalité le domaine du Area Rule theory de R Whitcomb et ses applications est aussi une source très enrichissante.

Regarde aussi qui est Dietrich Kuchemann et ce qu'il a fait en matière de réduction de traînée... dans les années 40.

- The Bird Is on the Wing: Aerodynamics and the Progress of the American Airplane / James Hansen

- Aerodynamics of Wings and Bodies / Holt Ashley – Martin Landahl

- Fundamentals of Aerodynamics / John Anderson

- Aerodynamics for Engineers / John Bertin / Russell Cummings

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A propos, les avions de ligne, sont-ils conçus selon la loi des aires ?

Mais avant de répondre :

Pensez au Convair 990, au Tupolev Tu 95, au Boeing 747...

Mais pensez surtout que l’ennemi principal d’un avion (mis à part un pilote cinglé) est le couple traînée - masse.

Pensez que dans tous les bureaux d’étude de tous les avionneurs, des types s’ingénient à trouver des solutions afin d’éliminer le moindre DaN de traînée et le moindre DaN de masse ; et que des types des bureaux d’étude de tous les motoristes s’ingénient à trouver des solutions afin de diminuer le moindre dixième de Kg/DaN.hr et le moindre Dan de masse.

Gagner ne serait-ce que 0.05 sur le Mach de croisière d’un airliner, c’est déjà… Versailles.

* * *

Je n'ai pas lu précisément ces livres, mais j'ai lu et travaillé avec leurs cousins Français pendant mes études...

Ce que tu dis dans ton dernier message était vrai...il y a quelques dizaines d'années. Epoque ou effectivement le but était d'aller plus vite, pour les avions civils comme pour les militaires.

Alors oui, il y avait des "speedbumps" sur le Convair 990 (debut des années 60 ?), pour qu'il aille un peu plus près du Mach que le 707. Ca n'en a déjà pas fait vendre beaucoup...

Sur le Tu-95 ? je ne crois pas qu'il atteignait le transsonique avec ses hélices. Les "speedbumps" étaient plutôt le logement du train (y avait pas de place pour lui dans le fuselage...). Sur le Tu-22 qui, lui, était supersonique, oui, ils jouaient probablement ce rôle.

Sur le 747 ? Vraiment, ou ça ? (c'est pas un speedbump, ce qu'il y a à l'avant...)

Mais surtout, on revient à nouveau sur les avions des années 50-60:
1: à l'époque ou les moteurs ne poussaient qu'une fraction de ce qu'ils poussent aujourd'hui, et souvent pas assez pour les perfos visées
2: alors que le Loi des Aires venait avait été inventée récemment (la légende prétend que Whitcomb à eu l'inspiration en contemplant le fameux calendrier de Marilyn, donc au début des années 50), et que donc tout le monde voulait essayer de l'appliquer (un peu comme aujourd'hui les winglets, autre invention de Whitcomb d'ailleurs)

Sur le travail des BE, tu as entièrement raison pour la lutte contre la masse et la traînée, c'est toujours vrai bien sur ! mais aujourd'hui, ce n'est plus pour gagner des points de Mach, mais pour diminuer la consommation, ajouter des nautical miles au range, et gagner sur les coûts de tous types (par exemple en faisant de l'"Extended Range" en bimoteur, ce qui eut été casse-cou au début de l'ère des réacteurs...).

Les A340 et 380 ont dans ce but une flèche beaucoup plus modérée que le 747 (dernier avion conçu avant le début des "crises du pétrole"...), et mettent d'ailleurs 1 heure de plus que lui sur certains longs trajets...
Du coup, à M=0,8 , on est très loin de la zone ou la loi des aires servirait à quelque chose...

[SpruceGoose]

Sur le 747 ?

Tu es instruit et persévérant.

Tu vas trouver.

* * *

[bandini]

Je veux bien, mais sur cles deux 747 ci dessous, il y en a forcement un des deux qui ne respecte pas la loi des aires :

[SpruceGoose]

Je veux bien, mais sur cles deux 747 ci dessous, il y en a forcement un des deux qui ne respecte pas la loi des aires :

Ils ont été tous deux conçus avec application de la Loi des Aires.

Et des 2, celui qui est le plus efficient est l'intercontinental.

* * *

By the way, tous les avions que j'ai cités dans les précédents posts ont tous été conçus avec application de la loi des aires... y compris le F22 Raptor... et le A380.

* * *

[ironclaude]

Je veux bien, mais sur cles deux 747 ci dessous, il y en a forcement un des deux qui ne respecte pas la loi des aires :

Eh ben, aucun des deux...!
Le cockpit est au 1er étage parce que le 747, à l'origine, a été le perdant du concours du gros cargo de l'USAF, gagné par le Galaxy. Il fallait, sur les deux concurrents, dégager l'accès au pont principal pour pouvoir charger l'avion. D'ou la position commune du Cockpit.
Le Galaxy a un pont supérieur capable d'accueillir 200 personnes !
(c'est le principe du Bréguet 2 ponts en plus grand, si on veut...)
Sur le 747, le pont supérieur, embryonnaire au début, a été allongé progressivement par Boeing, pour faire face aux augmentations de capacité demandées par les compagnies.
C'est une affaire de masse au décollage et d'aménagement, il n'y a pas de principe aérodynamique derrière.
En poussant beaucoup, on peut aller jusqu'à dire que le pont supérieur d'origine, tout petit (sur les tous premiers 747 y avait juste la place pour le bar ! ), servait un peu de carénage aérodynamique au cockpit...

[pipo2000]

.

[SpruceGoose]

Vous parlez bien de la même "Loi des aires?".

Le Supermarine Spitfire avait également été conçu en respectant la Loi des Aires !
















Celle de Képler ...



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[ironclaude]

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Mais au fait rassurez moi... Vous parlez bien de la même "Loi des aires?".

Celle là:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_des_aires
(désolé mes cours sont d'époque et pas sous forme numérique...)

Je ne connais pas bien la loi des aires, mais ça ressemble à une discussion sur la loi de Bernoulli pour expliquer le vol: personne n'a raison et personne n'a tord

Pour essayer de mettre tout le monde d'accord, on peut dire que 60 ans après, la loi des aires est fondamentalement toujours valable, que les aérodynamiciens y pensent toujours parmi d'autres lois et d'autres contraintes, mais qu'elle n'a plus d'effet déterminant sur le dessin des avions.
En effet, ceux-ci sont, soit franchement subsoniques (M=0,8) pour les avions civils, soit surmotorisés pour les militaires (2 x 20 tonnes sur le F 22 contre peut-être 7 tonnes sur le F 102 ).
De plus, d'autres facteurs jouent sur les formes des avions militaires, comme la furtivité, qui impose un alignement des lignes et des surfaces, antinomique dans certains cas à la bonne aérodynamique (souvenons nous du F 117).
Dans un autre domaine de l'aérodynamique, la furtivité a aussi imposé des entrées d'air d'un dessin différent, sans les rampes mobiles qui étaient incontournables à une époque, là encore la perte de rendement a été compensée par les progrès des moteurs.
Il n'y a pas vraiment de contradictions, mais il y a adaptation à de grosses évolutions...

[SpruceGoose]

... la loi des aires est fondamentalement toujours valable, que les aérodynamiciens y pensent toujours parmi d'autres lois et d'autres contraintes, mais qu'elle n'a plus d'effet déterminant sur le dessin des avions.

Les gens qui ont conçu aérdynamiquement l'A380 vont avoir beaucoup de peine... ceux du Citation X également... ceux du Lear 60 aussi...

* * *

[ironclaude]

Mais ou voyez vous sur l'A380 les applications de cette loi ?
De plus, l'A380 est relativement lent (priorité à l'économie du km X passager) et ne va même plus dans le "transsonique".

Quant aux avions d'affaires cités, tout comme d'autres d'ailleurs, ils sont effectivement plus "sculptés" aérodynamiquement que les liners. Certains d'entre eux (le dernier Gulstream en particulier) ont choisi comme argument de vente une vitesse aussi proche que possible du Mach.
Mais sur tous les autres ces formes résultent plus de l'optimisation de l'aérodynamique en tridimensionnel (rendu possible relativement récemment par les progrès des capacités de calcul des ordinateurs, car ce genre de calcul est très gourmand ! ) que d'une application supposée de le loi des aires, qui n'est pas opérante à M 0,8...

[TOPOLO]

.... la loi des aires est fondamentalement toujours valable, que les aérodynamiciens y pensent toujours parmi d'autres lois et d'autres contraintes, mais qu'elle n'a plus d'effet déterminant sur le dessin des avions.

On peut jouer sur "déterminant" (perso j'aurai dit dimmensionnant, on pourrait aussi dire impératif), mais j'adhère à ce qe dit IronClaude.

Dans les annnées 60/70 en phase de detail-design d'un avions supersonique, si tu as le choix entre placer un équipement en (A) avec une augmnentation significative de la section avion là ou il ne faut pas et/ou en (B) avec Xkg de tuyauterie en plus en avant du CG, tu choisis (B) parceque tu sais que la section mouillée est LE critère dimensionnant (et encore on fera pas mal d'étude avant de validé la modif en commission), et au diable le pitch rate.
De nos jour, on risque de prendre (A), parceque c'est plus important de garder une marge d'instabilité à l'avion que de peaufiner le transonique, et ce à cause de beaucoup d'autres options de design (profil, poussee disponible...) qui rendent ce régime moins critique pour l'avion.

PS: pour les liners, je n'en sais rien du tout.

[gillouf1]

...PS: pour les liners, je n'en sais rien du tout.

C'est grossièrement expliqué ici.

Sinon, j'ai trouvé ça également, où les schémas illustrent bien ce phénomène.

@+

[TooCool_12f]

en gros, la definition de la loi des aires c'est qu'il ne fait pas qu'il y ait de pics brusques de surface frontale au niveau des vues en coupe de l'appareil.

Du coup, on a un resserrement pour compenser la surface frontale des ailes.

Sur un appareil tel que le rafale (aile delta), cela ne se traduit pas par une taille de guèpe, car l'aile est "continue" jusqu'à la queue de l'appareil.

Aussi, si l'on regarde sous le bon angle, on s'aperçoit que les "épaules" de l'appareil sont plus larges que l'arrière qui s'affine progressivement

exemple: