LES FORCES APPLIQUÉES AUX AILES LORS DU VOL

 

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 - Une force de Traînée: parallèle à la direction moyenne de l'écoulement.

- Une force de Masse (Poids): perpendiculaire à la direction moyenne de l'écoulement dans le plan horizontale.

 - Une force de Poussée (Propulsion): parallèle à la direction moyenne de l'écoulement.

- Une force de Portance: perpendiculaire à la direction moyenne de l'écoulement, dans le plan vertical.

 

FORCE DE TRAÎNÉE:

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 La traînée est une force opposée au sens de déplacement du planeur, elle correspond au frottement de l'air sur celui-ci: : c'est la résistance  à l’avancement (l’air " colle " aux surfaces et ce frottement produit un  freinage important). La traînée     varie aussi en        fonction du profil du  planeur; la forme de l'avion a une énorme influence sur la traînée  induite. Tout       ce qui est lisse et fuselé traîne peu, car l’air peut  contourner l’obstacle en souplesse, sans effort.

 

 Sa direction est celle de l'avion  et le sens est opposé au sens de  déplacement de      l'avion.

 

Elle a pour formule :

 F_x = \frac12 C_x \rho S V^2,d'où:

Fx = La traînée (en N)

Cx = Coefficient de traînée (On étudiera ces variation plus tard)

ρ= Masse volumique de l'air

S = Surface à l'air (en m²/s)

V = Vitesse de l'écoulement de l'air non perturbé (en m/s)

 

 FORCE DE PESANTEUR:

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Il est important, pour chaque vol, de tenir compte du centrage de l’avion: c'est la position du centre de gravité de l’avion. Celui ci varie en fonction du chargement de l’avion; répartition des bagages dans les soutes à l’avant et à l’arrière et en fonction de la consommation de carburant (moins de carburant allégera l’avion au niveau des       conteneurs ce qui peut provoquer un déséquilibre et avancer ou reculer le centre de gravité de l’avion.) 

Sa direction est verticale  et le sens est vers le bas (vers le centre de la terre).

Appliquée au planeur, elle varie selon la masse et est exprimée en Newton:

P = m . g ,d'où :

P = Le poids de l'objet (en N)

m = Masse de l'objet (en kg)

g = Attraction de la Terre (en m²/s) environ égal à 9,81

 

 FORCE DE POUSSÉE:

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C’est la raison au fait que les avions atterrissent et décollent face au vent, car cela permet d’avoir une vitesse relative assez importante pour une vitesse au sol plutôt faible. Ainsi, par un vent de face de 40 m/s, un avion ayant besoin d’une vitesse relative de 100 m/s pour décoller, devra avoir une vitesse au sol de 60 m/s. Avec le même avion dos au même vent, il devra avoir une vitesse au solde 140 m/s pour décoller.

Sa direction est de l’axe du moteur et le sens est celui du déplacement de l’avion.

 

La relation donnant la valeur de la force de poussée est la suivante:

   F = ve.qm + A1.(P1 − Pa) , d'où: F = poussée en newtons (N)

ve = vitesse d'éjection des gaz (m.s-1)

qm = débit massique (kg.s-1)

A1= aire de la section de sortie de la tuyère (m2)

P1 = pression à la sortie de la tuyère (Pa)

Pa = pression ambiante ou pression à l'extérieur (Pa)




FORCE DE PORTANCE:


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La portance est une force verticale dirigée vers le haut, s'opposant donc au poids. Cette force permet le maintient du planeur en l'air dés qu'elle est égale ou supérieure au poids de l’avion, celui-ci peut se maintenir en équilibre dans l’air. La portance est la combinaison d’une surpression (sur l’intrados) et d’une dépression (sur l’extrados). Cette force varie selon le coefficient de portance défini par le profil des ailes, la vitesse du planeur et de la surface alaire. 


Cette force est surtout appliquée sur tout l’avion, en particulier les ailes.

Sa direction est perpendiculaire à la direction de l’avion et le sens est vers le haut.


La portance verticale F_z\, en newtons (N) d'une aile vaut :


F_z\, = \frac{1}{2} \rho S V^2 C_z\, , d'où:

1/2 = constante (nombre décimal)

\rho\, = masse volumique du fluide (kg.L-1)

S, = surface de référence (m2)

V, = vitesse (m.s-1)

C_z\, = coefficient de portance (nombre sans dimension)

 

 

     Pour en savoir plus sur les 4 forces aérodynamiques:



  COPYRIGHT DASSAULT.


















Commentaires (1)

1. adrian marquez 30/01/2012

Un tres bon video d'introduction pour un très bon site !!

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Date de dernière mise à jour : 22/02/2012

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