2. ‌ETUDE DE LA POLAIRE A. ‌ÉTUDE DU COEFFICIENT DE PORTANCE [image] Figure 1.12. Le coefficient de portance, Cz, augmente régulièrement avec l’incidence et atteint une valeur maximale (notée Czmax) puis chute brutalement : c’est le décrochage. ‌B. LE DÉCROCHAGE En raison de la viscosité de l’air, les forces de frottements sont concentrées dans une couche très fine (de l’ordre de grandeur du millimètre) appelée couche limite. Celle-ci est d’abord LAMINAIRE (les particules suivent des trajectoires parallèles entre elles) puis TURBULENT après la transition (la couche limite s’épaissit et les trajectoires des particules fluctuent). [image] Figure 1.13 Si l’on incline l’aile au-delà d’un certain angle d’incidence, environ de 15°, l’écoulement de l’air devient TOURBILLONNAIRE (ou DÉCOLLÉ) sur l’extrados car les filets n’ont plus suffisamment d’énergie pour coller au profil de l’aile. [image] Figure 1.14. RÉSULTAT : une diminution rapide et importante de la portance (et une augmentation de la trainée) Le décrochage se traduit alors par un avancement du centre de poussée (CP) et donc une abattée (basculement de l’avion vers l’avant). Si le décrochage est dissymétrique (il n’apparait que sur une aile), alors il y a mise en vrille. L’approche du décrochage se traduit par des VIBRATIONS dans le manche (buffet) car la gouverne de profondeur est située dans l’écoulement tourbillonnaire. Il existe des AVERTISSEURS SONORES DE DÉCROCHAGE (un capteur mesure directement l’incidence de l’aile et signale le dépassement de la valeur admissible). C. ‌ETUDE DU COEFFICIENT DE TRAINÉE 3 phénomènes contribuent à la trainée : * LA TRAINÉE INDUITE * LA TRAINÉE DE FROTTEMENT * LA TRAINÉE DE PROFIL 1. TRAINÉE INDUITE La surpression d’intrados et la dépression d’extrados engendrent, en bout d’ailes, un mouvement de l’air de L’INTRADOS VERS L’EXTRADOS. [image] Figure 1.15. Cet enroulement intrados/extrados de l’air forme alors des TOURBILLONS MARGINAUX, ainsi qu’une TURBULENCE DE SILLAGE. [image] Figure 1.16. La trainée induite est due aux tourbillons marginaux, qui modifient localement l’incidence. Elle augmente avec le carré de la portance et diminue lorsque l’allongement de la voilure augmente. Pour réduire les tourbillons marginaux, on installe, en bouts d’ailes, des pièces appelées winglets. [image] Figure 1.17. CAP SUR L'ENVIRONNEMENT En réduisant la trainée induite, les winglets améliorent à la fois les performances aérodynamiques de l’appareil et son IMPACT ENVIRONNEMENTAL. ÉTUDE DE CAS : LE BOEING 737 [image] Figure 1.18. 2. TRAINÉE DE FROTTEMENT Elle a pour origine les frottements visqueux entre l’écoulement et la surface de la voilure, au sein de la couche limite. Elle peut augmenter notoirement si L’ÉTAT DE SURFACE de l’aile se dégrade (salissures, givre, …) et réduire ainsi les performances de l’avion. Il est essentiel sur un planeur de veiller à la propreté de l’aile. 3. TRAINÉE DE PROFIL Cette dernière composante a pour origine l’apparition d’un décollement de l’écoulement sur l’extrados et d’une zone tourbillonnaire. La trainée de profil augmente donc fortement lorsqu’on s’approche du décrochage. ‌B. LA POLAIRE D’UNE AILE C’est la courbe qui représente l’évolution de la résultante aérodynamique. [image] _Figure 2.16._ Elle donne les valeurs du COEFFICIENT DE PORTANCE CZ en fonction de celles du COEFFICIENT DE TRAINÉE CX pour un angle d’incidence donné. En pratique, on représente 100 Cx pour dilater la courbe. C’est une « carte d’identité » aérodynamique de l’aile qui indique ses caractéristiques. LES POINTS CARACTÉRISTIQUES D’UNE POLAIRE SONT : * A : Portance nulle * B : Trainée minimale * C : Finesse maximale (Cz/Cx maxi) * D : Portance maximale * E : Décrochage[image]Figure 1.19. A NOTER : La polaire de l’avion complet inclut les contributions du fuselage, des empennages et du train d’atterrissage à la portance et surtout à la trainée. E. ‌LA FINESSE Par définition, la finesse f est le rapport : F= CZ/CX Plus ce nombre est élevé, plus cette aile porte bien, pour une traînée minimale. Il existe un angle d’incidence pour laquelle la finesse est maximale. Quelques exemples : * POUR UN AVION DE TOURISME : la finesse maximale est de 10 * POUR UN AVION DE TRANSPORT CIVIL MODERNE : elle est de 22 * POUR UN PLANEUR : elle est de 40 voire de 70 pour les plus performants, grâce à l’allongement très important de l’aile et l’absence de rugosités sur celle-ci. Le point de finesse maximale joue un rôle important : * Il permet de maximiser le rayon d’action pour un avion à hélice * Il permet de maximiser l’autonomie et la pente de montée pour un avion à réaction Pour un aéronef non motorisé ou en panne moteur et EN L’ABSENCE DE VENT, on a : [Finesse] La finesse représente donc _« combien de fois » _un aéronef peut parcourir sa hauteur. Un vent de face sera défavorable, un vent arrière favorable. [image] Figure 1.21.