2. ‌TANGAGE-ROULIS-LACET Pour diriger l’avion : on utilise les efforts aérodynamiques créés sur de petites surfaces que l’on appelle GOUVERNES. Ceci va permettre de provoquer des rotations sur 3 AXES DE L’AVION : [Les différents axes dans un avion] ‌A. L’AXE DE TANGAGE DÉPLACEMENT DU MANCHE D’AVANT EN ARRIÈRE [image] Figure 1.37. Pousser le manche vers l’avant fait descendre la GOUVERNE DE PROFONDEUR qui porte davantage. -> DE CE FAIT, L’AVION PIQUE. Tirer le manche vers l’arrière fait monter la GOUVERNE DE PROFONDEUR qui porte moins. -> DE CE FAIT, L’AVION CABRE. [image] Figure 1.38. NB : sur une configuration canard, tout est inversé. 1. STABILITÉ L’avion est STABLE si en cas de perturbation (une rafale verticale de vent par exemple), il revient de lui-même à l’équilibre. Pour cela, il faut que le foyer avion F soit situé en arrière du centre de gravité de l’avion. [image] Figure 1.39. RAFALE => INCIDENCE ↗ => PORTANCE ↗ => MOMENT PIQUEUR => INCIDENCE ↘ Dans le cas contraire, l’avion pique encore plus du nez et c’est le décrochage; Le foyer de l’avion est situé un peu en arrière du foyer de la voilure principale, du fait de la contribution de l’empennage horizontal. 2. CENTRAGE Le Centre de Gravité (CG) d’un avion n’est pas fixe, il dépend notamment du plan de chargement et de la consommation d’essence durant le vol, il faut donc établir un calcul de chargement pour équilibrer l’avion en vol. LA RÈGLE ABSOLUE DE LA STABILITÉ EST QUE CG DOIT TOUJOURS ÊTRE EN AVANT DE F. La distance FG est appelée MARGE STATIQUE, elle doit toujours être supérieure à 5% de la corde moyenne (limite de centrage arrière). [image] Figure 1.40. Plus G est en avant de F (centrage avant), plus l’avion est STABLE mais moins il est MANIABLE (il réagit plus lentement aux commandes) et MANŒUVRABLE (les efforts au manche sont plus importants). De plus, la déportance de l’empennage peut être trop importante (risque d’atteindre la butée, augmentation de la trainée de l’empennage et par conséquent une consommation d’essence ou de kérosène importante). ZONE AVANT DE LA PLAGE ZONE ARRIÈRE DE LA PLAGE Stabilité AUGMENTE DIMINUE Manoeuvrabilité DIMINUE AUGMENTE Braquage de la gouverne de profondeur PLUS IMPORTANT MOINS IMPORTANT Trainée AUGMENTE DIMINUE Consommation AUGMENTE DIMINUE Certains planeurs sont pourvus de réservoirs d’eau (water-ballast) qui permettent de déplacer le centre de gravité en cours de vol. NB : Les avions de chasse sont instables pour être plus maniables, mais les commandes de vol électriques corrigent en temps réel (vous le faites aussi inconsciemment sur votre vélo qui est instable en roulis). CAP SUR L'ENVIRONNEMENT Le centrage d’un avion et sa consommation de carburant sont étroitement liés. La réduction de consommation est souvent faite de compromis, comme nous l’expliquons ci-dessous : Plus le centre de gravité est situé vers L’AVANT de l’appareil, plus le bras de levier sera important, et PLUS LA TRAÎNÉE GÉNÉRÉE PAR LA GOUVERNE DE PROFONDEUR SERA IMPORTANTE. En conséquence, LA CONSOMMATION DE CARBURANT EST ÉLEVÉE. [image] Figure 1.41. A l’inverse, plus le centre de gravité est situé vers L’ARRIÈRE de l’appareil, plus le bras de levier sera faible, et PLUS LA TRAÎNÉE GÉNÉRÉE PAR LA GOUVERNE DE PROFONDEUR SERA RÉDUITE. En conséquence, LA CONSOMMATION DE CARBURANT EST BASSE. [image] Figure 1.42. AINSI, ON A TOUT INTÉRÊT À OPTIMISER LE CHARGEMENT DE L’AVION AFIN D’OBTENIR UN CENTRAGE LE PLUS ARRIÈRE POSSIBLE – EN RESTANT BIEN-SÛR DANS LA PLAGE DE CENTRAGE AUTORISÉE AFIN DE RESPECTER LES CONDITIONS DE STABILITÉ DE L’APPAREIL. 3. ASSIETTE, PENTE, INCIDENCE [image] Figure 1.43. ASSIETTE = PENTE + INCIDENCE L’incidence de l’avion est différente de celle de l’aile du fait du calage non nul de cette dernière. [image] Figure 1.44. L’objectif est de voler en croisière avec une assiette presque nulle (pour le confort des passagers et du personnel navigant mais aussi pour minimiser la trainée du fuselage) et d’avoir une portance non nulle au décollage (car l’assiette est nulle). B. ‌L’AXE DE ROULIS Déplacement du manche de droite à gauche. 1. LES AILERONS [image] Figure 1.45. Pousser le manche à gauche fait monter l’aileron gauche vers le haut etl’aileron droit vers le bas. Alors la portance de l’aile gauche diminue et la portance de l’aile droite augmente. -> CECI PROVOQUE UNE INCLINAISON DE L’AVION VERS LA GAUCHE. 2. LE LACET INVERSE La portance de l’aile montante augmente donc sa trainée également, ce qui provoque une rotation autour de l’axe de lacet : le nez de l’appareil part à l’extérieur du virage. [image] Figure 1.46. NB : Cet effet peut être annulé avec un braquage dissymétrique des ailerons ou en utilisant les spoilers comme gouverne de gauchissement. 3. STABILITÉ Un avion est stable en roulis si sous l’effet d’une perturbation (une rafale de vent latérale par exemple), cela génère un moment de roulis dans le sens opposé à la perturbation. LA STABILITÉ EN ROULIS DÉPEND DES FACTEURS SUIVANTS LA FLÈCHE DE LA VOILURE [image] Figure 1.47. En cas de vent latéral venant de la droite, l’aile droite verra une composante perpendiculaire au bord d’attaque plus important que l’aile gauche et portera plus, d’où un mouvement de roulis vers la gauche. LE DIÈDRE DE LA VOILURE [image] Figure 1.48. Un vent venant de la droite aura tendance à soulever l’aile droite. LA POSITION DE L’AILE PAR RAPPORT AU FUSELAGE [image] Figure 1.49. C’est l’effet masque du fuselage qui génère une surpression du côté du vent. Le roulis engendré dépend de la position de l’aile. Si la stabilité en roulis est trop importante, l’avion réagira trop lentement aux commandes. En général on associe la forme, la position et le dièdre de la manière suivante : TYPE D’AILE POSITION DIÈDRE Droite Haute Environ nul Droite Basse Positif En flèche Basse Faiblement positif En flèche Haute Fortement négatif C. ‌L’AXE DE LACET Manœuvre des palonniers (pédales). 1. LES PALONNIERS * En appuyant sur le palonnier côté gauche, la gouverne de direction part vers la gauche. * En appuyant le palonnier côté droite, la gouverne de direction part vers la droite. [image] Figure 1.50. -> Cette action crée alors des forces aérodynamiques permettant de FAIRE TOURNER L'AVION AUTOUR DE L'AXE DE LACET. NB : On ne peut pas sur un avion effectuer un virage à plat comme sur une automobile (du moins pas sur une durée et dans un espace raisonnable). Les forces aérodynamiques latérales sont trop faibles sur un avion moderne, 15% de la portance au plus). Il faut donc mettre du manche à droite ou à gauche et ainsi incliner la portance, créant une force latérale suffisante. Lors du virage, il est nécessaire de « mettre du pied » du côté où l’on tourne afin de compenser le lacet inverse. Donc : * VIRAGE À DROITE = Manche + Palonnier à droite * VIRAGE À GAUCHE = Manche + Palonnier à gauche En parallèle, il faut mettre un peu plus d’incidence pour compenser l’inclinaison de la portance et un peu plus de poussée pour compenser l’augmentation résultante de la traînée. NB1 A vitesse donnée, le rayon du virage diminue lorsque l’inclinaison augmente. NB2 A inclinaison donnée, le rayon du virage augmente avec le carré de la vitesse 2. LE LACET INDUIT Quand l’avion vire à gauche, l’aile droite parcours un plus grand chemin et va plus vite. Elle porte donc davantage et ceci incline l’avion vers la gauche. [image] Figure 1.51. 3. DÉRAPAGE ET STABILITÉ [image] Figure 1.52. En cas de vent latéral en particulier, l’axe de l’avion n’est plus aligné avec la trajectoire. L’angle ainsi formé s’appelle L’ANGLE DE DÉRAPAGE ou dérapage tout court. La traînée augmente fortement avec le dérapage. La stabilité en lacet est assurée par la présence de la dérive, ou empennage vertical à l’arrière de l’appareil : C’EST L’EFFET GIROUETTE. Le vent venant de la gauche sur la figure ci- dessus génère un effort latéral vers la droite qui remet l’axe de l’avion dans la direction du vent. 4. LES GOUVERNES SECONDAIRES (BECS/VOLETS) [volets] Ils permettent de voler à basse vitesse lors du décollage et de l’atterrissage en augmentant le coefficient de portance Cz et également le coefficient de trainée Cx. Cela retarde alors le décrochage en incidence. La diminution de vitesse est compensée par une augmentation de la surface alaire et/ou une augmentation du Cz (volet) ou un retard au décrochage (becs). [profil d'une aile]