Comment se fait-il qu'un avion puisse voler?

[Aroll]

Bonjour,
Toutes mes excuses à Rann et à Mariposa pour le retard avant de répondre.

Posté par Rann:

Parce que 296 messages pour dire c'est la même chose

Bien entendu, mais j'ai posé la question parce que, fatigue ou sénilité précoce, j'avais compris que Pmdec regrettait que Robur ne nie pas la transmission au sol d'une pression correspondante au poids de l'avion, mais c'était simplement moi qui avait mal compris la phrase de Pmdec.

Posté par Mariposa:

Un petit mot sur Bernouilli contre Newton.

Pour voir leur rapport je regarde ce que cela signifie sur un exemple ultra-simple: la décharge d'un condensateur sur une résistance.
.
Pour résoudre le problème il faut résoudre les lois de l'électricité i=dq/dt u=R.i

Ensuite on résoud une équation différentielle qui donne le résultat. Ceci est la transposition de la loi de Bernouilli.
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Après quoi on peut vérifier le principe de conservation de l'énergie entre état initial et état final. ceci est la transposition de la conservation de la quantité de mouvement (cad la loi de Newton).
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Dans les 2 cas (avion et condensateur) un principe de conservation doit être respecté (conservation de l'énergie, conservation de la quantité de mouvement).
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On note que la question de ce fil: "Comment se fait-il qu'un avion puisse voler" la réponse immédiate et radicale est en terme de conservation de la quantité de mouvement. Cela d'ailleurs est perceptible immédiatement a partir d'un hélicoptère qui décolle.

Par contre la conservation de la quantité de mouvement est sans interet pour le concepteur d'un avion a contrario de la la loi de Bernouilli

Tout à fait d'accord.

Amicalement, Alain
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[invitecb3cd2de]

il y a rien de plus simple l'air sera accélerer car l'aile est bombé l'air qui est dessous de l'aile vas moins vite que celle qui passe en dessus ce qui fait qu'il i a décompression ce qui fait que l'air en dessous pousse vers le haut pour compléter le vide est sa a une force incroyable plus l'aile est grande plus il y aura un vide donc beaucoup plus d'air qui vas monté pour compléter le vide.

[Rann]

Rebonjour,
Je ne sais pas si vous connaissez le cas très particulier du phénomène de "vortex" en hélico.
Descente parfaitement verticale hors effet sol avec une Vz modérées.
Dans ce cas , il arrive parfois que le rotor ne soit plus alimenté par l'air qu'il projette mais isolé de ses turbulences par ses propres remous. Ce qui a pour conséquence d'isolé le rotor par un anneau tourbillonnaire autour du rotor. Le rotor n'étant plus alimenté si j'ose cette expression l'hélico tombe.
Hélico étant isolé, la quantité de mouvement de l'air déplacé n'est pas suffisante pour s'opposer au poids de la machine, on peut dire aussi que la différence de pression de part et d'autre du disque est la même où plutôt insuffisante pour créer une sustentation.
L'hélico devrait tomber jusqu'au sol, cela arrive parfois mais en aucun cas il ne devrait pouvoir sortir de ce vortex. Pourtant en amorçant une translation on peut en sortir.
Pouquoi?
Qui de Bernouilli ou Newton participe à ce sauvetage?

[Aroll]

Bonjour,
Intuitivement, et d'un premier jet, je dirai ceci:

Si, comme je le pense, c'est parce que le rotor et le vortex tournent ensembles dans le même plan et dans le même sens qu'il n'y a plus de portance, alors je dirai que puisque pour effectuer une translation le pilote doit incliner le rotor celui-ci retrouvera de l'efficacité en ne tournant plus tout à fait dans le même plan que le vortex. Ca va?
Pour ce qui est de qui sauve, ne peut-on pas l'expliquer encore une fois par l'un comme par l'autre?????

Amicalement, Alain

[Aroll]

Rebonjour,
N'existe-t-il pas aussi des cas où pour "récupérer" un hélicoptère dont le rotor décroche en descente, le pilote diminue simplement le pas, parfois même jusqu'à l'inverser temporairement????

Amicalement, Alain

[Rann]

C'etait une boutade, on peut certainement l'expliquer par l'un ou par l'autre. Enfin quand je dis "on" je pense surtout aux autres et vous, car moi je ne le peux pas.
Pour sortir du "vortex" diminuer le pas ne suffit pas impossible de sortir rien qu'avec cette manoeuvre il faut absoluement translater.
Quant à inverser le pas ce n'est pas possible ou il faut m'expliquer ce que tu veux dire

[Aroll]

Bonjour,

Quant à inverser le pas ce n'est pas possible ou il faut m'expliquer ce que tu veux dire

Prendre un pas négatif, un pas qui, normalement, devrait correspondre à une poussée vers le bas, mais qui compte tenu du fait que l'écoulement est ascendant (l'hélicoptère descend, donc le flux relatif monte) donne quand même une portance positive.
Le décrochage étant une question d'angle d'attaque trop grand, le but est de retrouver un angle d'attaque inférieur à l'angle de décrochage.
C'est une manoeuvre dont j'ai entendu parlé par un pilote d'hélicoptère, et, si mes souvenirs sont bons, plutôt dans le cas d'une descente assez rapide.

Amicalement, Alain

[polo974]

...
Par contre la conservation de la quantité de mouvement est sans interet pour le concepteur d'un avion a contrario de la la loi de Bernouilli

Il me semblait qu'on tient compte de la déviation de l'air vers le bas par l'aile pour caler le stab...
Donc quelque part, la conservation de la quantité de mouvement entre dans la conception d'un avion. Au moins localement...

[polo974]

Rebonjour,
Je ne sais pas si vous connaissez le cas très particulier du phénomène de "vortex" en hélico.
Descente parfaitement verticale hors effet sol avec une Vz modérées.
Dans ce cas , il arrive parfois que le rotor ne soit plus alimenté par l'air qu'il projette mais isolé de ses turbulences par ses propres remous. Ce qui a pour conséquence d'isolé le rotor par un anneau tourbillonnaire autour du rotor. Le rotor n'étant plus alimenté si j'ose cette expression l'hélico tombe.
...

L'hélico en stationnaire ne laissant pas derrière lui ses tourbillons, ne doit-il pas avoir déjà un pas collectif plus important qu'en translation?

Durant son stationnaire, il alimente ses tourbillons sous lui.

Le fait de descendre le fait donc encore plus entrer dans son tore tourbillonnaire qu'il a créé et alimenté, il faut alors soit l'accélérer encore plus (augmentation du cyclique, mais peut être pas suffisamment de puissance dispo s'il continue à descendre, vu qu'il vient d'accélérer le tourbillon) soit sortir de là par une translation.

[invitea2955c80]

Il me semblait qu'on tient compte de la déviation de l'air vers le bas par l'aile pour caler le stab...
Donc quelque part, la conservation de la quantité de mouvement entre dans la conception d'un avion. Au moins localement...

Certes, mais ce n’est pas avec des considérations sur les quantités mouvement que tu pourras connaître les vitesses locales au niveau de l’empennage.

Mariposa a raison, la conservation de la quantité de mouvement permet d’expliquer le fonctionnement de l’aile d’un point de vue de physicien, mais ne présente aucun intérêt pour le concepteur qui doit se préoccuper de champs de vitesse et de pression.

[Rann]

L'hélico en stationnaire ne laissant pas derrière lui ses tourbillons, ne doit-il pas avoir déjà un pas collectif plus important qu'en translation?

Bonjour,
En effet un hélico en stationnaire a un pas collectif plus important qu'en translation (sauf pour les vitesses supérieures) mais pas pour ces raisons (voir Froude). C'est plutôt parce que le disque rotor entier se comporte comme une aile dès qu'il y a une translation, il nécessite donc moins de puissance par conséquent moins de pas collectif.

Le fait de descendre le fait donc encore plus entrer dans son tore tourbillonnaire qu'il a créé et alimenté, il faut alors soit l'accélérer encore plus (augmentation du cyclique, mais peut être pas suffisamment de puissance dispo s'il continue à descendre, vu qu'il vient d'accélérer le tourbillon) soit sortir de là par une translation.

Pour le vol vertical la montée ne pose aucun problème car celle ci ne perturbe pas l'écoulement naturel du rotor (son sens)
Par contre pour le vol en descente , les filets d'air sont toujours aspirés de haut en bas (toujours Froude) mais à "contrario" du vol ascensionnel le vol descendant laisse apparaître une composition vectorielle de cette vitesse de Froude différente (vent relatif inverse)
tant que les vecteurs Fn et Vz sont de sens contraire il n'y a pas a priori de problème de puissance pour maintenir le rotor car les filets d'air peuvent fournir de la puissance au rotor.
Pour la descente rapide c'est un peu particulier car cela correspond en effet à une puissance négative avec la roue libre qui rentre en action et donc une forme d'autorotation, a priori si c'est deconseillé cela ne pose pas de problème.
Par contre je vous laisse juge d'une certaine Vz modérée où il y a inversion du sens des vitesses et forcement un moment où les moments sont nuls. Je dirais plutôt que sous le rotor apparaissent des turbulences contradictoires qui obligent les filets centraux sous ce même rotor à se rabattre vers le bas et les filets d'air centraux supérieurs de créer une zone tourbillonnaire à la périphérie du rotor.
Je ferais mieux de faire un schéma mais je n'ai pas de crayon.
Enfin ce que je veux dire dans ce cas très précis, il n'y a plus de surface de discontinuité, les filets d'air du haut ne sont plus solidaire du bas et l'hélico ne vole plus il tombe tranquillement.
Danc ce cas il faut en effet inverser le pas (autorot) et chercher à pousser les remous vers l'arriere avec le pas cyclique pour réaliser une jonction entre l'air du haut et du bas du plan rotor.

[invite040bcd23]

Bonjour,

De nombreuses personnes parlent du théorème de Bernoulli pour faire voler un avion, l'explication proposée est simple :

En partant de postulat que l'air qui empreinte de façon laminaire (en "collant" bien à la surface de l'airfoil) l'intrados (le dessous de l'aile) et l'extrados (le dessus de celle ci) arrive en même temps ; comme l'extrados est légèrement bombé, le trajet de l'air empruntant celui ci est plus long. Par conséquent il va plus vite, ce qui selon le théorème de Bernoulli provoque une dépression au dessus de l'aile (du fait que plus un fluide se déplace vite moins il exerce de pression sur une paroi), c'est cette dépression qui "aspire" l'avion vers le haut.

Mais cette explication pose un problème... quelle est la loi physique qui dit que l'air qui passe au dessus et en dessous de l'aile arrivent en même temps sur le bord de fuite (la fin de l'aile) ?

Selon le livre "Ce qu'Einstein disait à son coiffeur" (un livre de vulgarisation scientifique), ce serait plutôt la troisième loi du mouvement de Newton qui serait à l'origine du vol des avions : toute force est accompagnée d'une force dans le sens contraire. Ainsi l'air empruntant l'extrados de l'aile atteint le bord de fuite de celle ci avec un angle descendant (du au caractère curviligne de l'extrados) ; l'air fuit ainsi vers le bas (entraînant d'ailleurs les nombreuses turbulences d'une aile) en proposant une force de réaction dans le sens contraire. (vers le haut - qui décolle l'avion). Cette explication repose sur les quantités phénoménales d'air brassé par l'aile d'un avion.

Je me suis depuis longtemps demandé qu'elle était la bonne explication ! J'espère que mon explication peut faire avancer le débat et en éclairer certains avec ces explications simplifiées.

Bonne soirée ! Léo.

[khalid]

Bonsoir
j'ai lu la question et je me suis dis est ce que ,lorsque on jette un petit caillou dans l’air celle-ci se met a voler mais elle tombe après un certain temps qui dépend de la force avec laquelle on l’a jeter, si on suppose que la force continue et statique c'est-à-dire elle va avoir la même valeur en l’espace temps, le caillou va continuer son trajet infiniment mais ca dépend du fluide où on l’a jeté , ci celui-ci applique une force de direction opposé à notre force , le petit se finira par tomber et cesse de voler parce que il sera sous l’effet de deux forces qui se contredit et vont s’annuler en un certain temps , sauf si notre force est plus intensive que celle appliquée par le fluide , est ce que cet naïve description du comment d’un vol serait pas suffisante pour n’importe quelle personne avec n’import quel backgrounds scientifique ?

[dodovolant]

j'annonce une relance personnelle du sujet à très court terme avec des tonnes d'explications et essais en cours....
Selon moi ce n'est pas 'la viscosité' qui explique la portance, mais la 'densité' (masse volumique) du fluide.... (même l'air "a un poids"...) qui explique "l'appui possible" d'une aile sur le fluide. Dans l'eau (1000 fois plus dense que l'air) la surface nécessaire pour l'aile diminue de beaucoup (voir les foils des hydroptères)....

[calculair]

Bonjour,

En effet, la viscosité de l'air intervient mais au 2° ou au 3° ordre et de façon complexe

La portance s'explique avec le théorème de Bernoulli. C'est la vitesse des filets d'air sur le profil de l'aile qui crée une diminution de la pression et une aspiration de l'aile. cette différence de pression est liée à la densité du fluide.

Elle est 1000 fois plus importante dans l'eau.

[dodovolant]

Il semble que depuis un certain temps, de nombreux chercheurs réduisent l'hypothèse de Bernoulli à un rôle secondaire et donnent à la "Loi 3 de Newton" le rôle principal (action / réaction). A titre personnel je ne comprends pas pourquoi on parle de "vitesse -horizontale- de l'air" quand dans la réalité l'air est immobile et c'est le volant qui se déplace. Cette façon de présenter les choses ne peut être valable que pour des tests en soufflerie : volant immobile / air soufflé...
Une bonne page sur le sujet malgré encore qqes approximations à mon avis...

[Aroll]

Bonjour.

Il semble que depuis un certain temps, de nombreux chercheurs réduisent l'hypothèse de Bernoulli à un rôle secondaire et donnent à la "Loi 3 de Newton" le rôle principal (action / réaction).

Pas du tout non, l'explication "Bernoulli" reste toujours aussi valable qu'avant, et ne s'oppose nullement à l'explication "Newton" qui est simplement aujourd'hui préférée parce qu'elle est plus intuitive, et permet d'expliquer plus facilement certains points.

A titre personnel je ne comprends pas pourquoi on parle de "vitesse -horizontale- de l'air" quand dans la réalité l'air est immobile et c'est le volant qui se déplace. Cette façon de présenter les choses ne peut être valable que pour des tests en soufflerie : volant immobile / air soufflé...

La mouvement étant relatif (On le sait depuis gallilée, ce n'est donc pas récent), les deux approches sont strictement équivalentes.

Amicalement, Alain

[dodovolant]

Hello,

l'explication "Bernoulli" reste toujours aussi valable qu'avant, et ne s'oppose nullement à l'explication "Newton"

Je n'ai pas dit qu'elle "s'opposait" mais qu'elle "devenait secondaire", nuance notable et précise me semble t-il.... (cela veut dire que le fameux rapport de portance 70% extrados/30% intrados n'est PLUS 'universellement admis'...).

Le mouvement étant relatif .../... les deux approches sont strictement équivalentes.

Sauf que les questions "d'inertie, de frottements, et autres actions/réactions" ne me semblent pas forcément "équivalentes" dans les deux cas.... Mais je ne suis pas assez 'pointu' en mécanique des fluides pour m'avancer davantage...
Je serais très curieux (c'est sans doute impossible ?) de VOIR les vidéos de filets d'air (visualisation par fumées) des deux situations différentes : la MEME aile, en soufflerie ou en air libre, avec la MEME vitesse de déplacement relatif (de l'air en 1. ou de l'aile en 2.)
Peut-être plus facile à faire en liquide.....???

[Aroll]

Hello,

Je n'ai pas dit qu'elle "s'opposait" mais qu'elle "devenait secondaire", nuance notable et précise me semble t-il.... (cela veut dire que le fameux rapport de portance 70% extrados/30% intrados n'est PLUS 'universellement admis'...).

Sauf que les questions "d'inertie, de frottements, et autres actions/réactions" ne me semblent pas forcément "équivalentes" dans les deux cas....

Si, elles sont équivalentes.

Je serais très curieux (c'est sans doute impossible ?) de VOIR les vidéos de filets d'air (visualisation par fumées) des deux situations différentes : la MEME aile, en soufflerie ou en air libre, avec la MEME vitesse de déplacement relatif (de l'air en 1. ou de l'aile en 2.)
Peut-être plus facile à faire en liquide.....???

Là aussi, il y a équivalence absolue.

Amicalement, Alain