Le test du Piqué

[calculair]

Bonjour,

C'est un problème d'équilibre aérodynamique des avions.

Pour qu'un avion vole horizontalement, il faut que le moment des forces aérodynamiques soit nul par rapport au centre de gravité. ( par ailleurs la portance equilibre le poids )

Un tel avion convenablement réglé, mis en piqué aurait tendance à cabrer si son centre de gravité est situé trop en avant. !Cette réaction pourtant décrite sur plusieurs sites sur le net reste incompréhensible pour moi..... ( C'est le fameux test du piqué pratiqué avec un planeur )

Peut être quelqu'un pourrait m'expliquer et démontrer que cette réaction est logique ?....

Merci d'avance.
-----

[LPFR]

Bonjour Calculair.
Je pense que c'est vous qui vous connaissez en aviation.
Je trouve aussi contradictoire l'affirmation à moins de la centre de poussée se trouve plus haut que le centre de gravité. Comme c'est le cas avec des avions avec les "ailes sur le toit" (je ne souviens pas du terme docte).
Je crois que c'est une des raisons pour laquelle les premiers coucous avaient toujours les ailes en haut.
Cordialement,

[calculair]

Bonjour LPFR,

L'étude de la stabilité en tangage est un peu délicate, il faut réfléchir un peu pour comprendre

La situation ne me parait pas claire dans le test en piqué.

Le problème est que de vraies pilotes "semblent " ( je dis semble ) confirmer.....

Un professionnel m'a promis de me prêter ses cours... J'attend...

Cette question me préoccupe .....

En tous les cas si tu as même un début de réponse, je suis preneur.

[LPFR]

....
En tous les cas si tu as même un début de réponse, je suis preneur.

Re.
Je croyais vous l'avoir donné.

Si l'avion a le centre de poussée au dessus du centre gravité en vol horizontal, quand il pique, son poids est dirigé un peu vers l'avant de l'avion alors que la poussée est toujours dirigée vers la perpendiculaire à la trajectoire. Il en résulte un couple "cabreur" du à la composante du poids dirigée vers l'avant de l'avion.
Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

Bonjour,

j'avais vu ça dans mes cours mais ça fait longtemps.

J'ai retrouvé un pdf qui explique tout ça assez bien : http://t.gobert.free.fr/cariboost_fi...ale_20Titi.pdf

Un truc dont je me souviens bien par contre, c'est que les réactions de l'appareil sont parfois contre-intuitives, et qu'effectivement si on ne réfléchit pas un peu avant, on peut faire des bêtises...

[VirGuke]

Salut Calculair,

Pour faire court, l'avion étant centré stable le centre de gravité est devant le centre de poussée de l'aile et donc l'empennage déporte.

Quand tu mets l'avion en piquet ça revient à incliner l'aile et l'empennage dans le flux d'air et donc diminuer la portance de l'aile et augmenter la "déportance" de l'empennage. Si l'empennage déporte plus vite que l'aile ne perd de portance le moment global tend à faire remonter le nez de l'avion.

Si tu prends des coefficients de portance linéaire, le moment de l'aile au Cg s'écrit M1 = a0 + a*alpha , le moment de l'empenage M2 = -b0 - b*alpha. Le moment total est M = (a+b)*alpha et selon le signe de a+b c'est stable ou pas.

[calculair]

Bonjour,

Le document de Obi76 est une bonne base de discussion

Supposons l'atmosphère calme

L'avion est réglé pour voler quasiment à l'horizontal

Le centre de gravité est devant le centre du poussée

L'aile donne un moment piqueur

Le stabilisateur est déporter est donne un moment cabrer

Le réglage des trims fait que le moment cabrer est compenser par le moment piqueur

Les résultantes aérodynamiques de l'aile est du stabilisateur sont proportionnel à V^2

En piqué il n'y a aucune raison que l'équilibre des moments soit rompu.....!!!!

Mille excuses pour VirGuke, je n'ai pas compris son explication.

[Michel S.]

Bonjour, si tu consultes le lien fourni par obi76 tu verras que pour un "3 axes" il font une comparaison avec les deux plateaux d'une balance, l'un étant la portance de l'aile, et l'autre l'ensemble plan fixe profondeur; quand la résultante est sur la même verticale que le centre de gravité, on est en équilibre ( en faisant abstraction des effets moteur, un planeur, par exemple); c'est la gouverne de profondeur qui contrôle l’assiette ( on disait aussi la pente) .
Par contre, dans ce petit cours ils parlent bien des limites de centrage ( avant et arrière), mais celui qui risque le plus souvent d'être franchi (arrière) est le plus dangereux, car si l'on fait un "décrochage" , on a pratiquement aucune chance de reprendre le contrôle de la machine .
Salutations de Michel .
PS: en ce qui concerne la description de la perturbation de l’assiette par "rafale", ça me semble assez théorique, car ils raisonnent sur la voilure seule, et je ne lai jamais constaté dans la pratique .

[Michel S.]

PS "2" (bloqué par les règles du forum) tu oublies qu'en te mettant en "piqué" ta vas augmenter la vitesse, réduire l'incidence, déplacer la portance; d’ailleurs si tu vas jusqu'à un piqué à la verticale tu vas avoir une "portance" nulle, il ne te resteras que la traînée .
Tout bouge !!!
à +

[calculair]

Bonjour,

Le centrage avant trop prononcé, empêche de cabrer l'appareil

Un centrage trop arrière rend l'équilibre des moments instables

Le coup de la rafale, fait que si l'incidence de vol augmente, le moment piqueur de l'aile augmente ce qui corrige l'effet, la portance du stab
agit également pour corriger le sens de la rafale ( réaction normale dans le cas d'un equilibre stable )

Je ne sais si tu pilotes, mais confirmes tu les réactions du test en piqué ?

Même si je raisonne avec le foyer de l'avion, cela n'arrange pas les choses.....

[Michel S.]

qu'appelles tu "test en piqué" ???

[calculair]

Bonjour,

je te propose ce lien:

http://le-blog-modelisme-rc-de-hal.o...-47272136.html

qu'appelles tu "test en piqué" ???

[Michel S.]

Bonjour,

je te propose ce lien:

http://le-blog-modelisme-rc-de-hal.o...-47272136.html

Ce "test" est propre au modélisme; ils partent d'un "trim" pour un vol "normal" (stable à vitesse constante), puis ils agissent sur la profondeur pour obtenir un piqué de 30 à 40 degrés; puis, ce qui est (à mon avis ) propre au modélisme ils relâchent la commande, ce que je comprend, mais ça ne correspond pas à la pratique sur un planeur ou un avion, ou, si l'on modifie durablement les conditions de vol, on ajuste le "trim" pour les nouvelles conditions de vol "stabilisées", ce qui permet alors (seulement) de lâcher le manche sans changement de la trajectoire.
salutations de Michel .

[calculair]

Bonjour Michel,

Peut être tu pratiques le planeur grandeur ?

Un pilote professionnel semble m'avoir soutenu que ce test est valide ( j'ai peut être mal compris )

Si l'avion est convenablement trimé en vol horizontal, en piqué l'incidence de vol reste la même, si les moments étaient convenablement compensés en horizontal, j'ai du mal à comprendre pourquoi ce n'est plus vrai en piqué....

[harmoniciste]

Bonjour
Il existe deux stabilités.
1) Une stabilité d'incidence (angle d'attaque) qui tend à la ramener à sa valeur d'origine quand une perturbation l'en a écartée. C'est une stabilité à court terme car générant instantanément des moments opposés.

2) une stabilité de vitesse qui tend à la ramener à sa valeur d'origine quand une perturbation l'en a écartée. C'est une stabilité à plus long terme puisqu'elle n'agit qu'indirectement: la survitesse (produite par une rafale de vent de face par exemple, ou par une action préalable à "piquer") a pour effet initial de cabrer, ce qui ne produit qu'une décélération, et ne réduit effectivement la vitesse qu'après un certain temps
Le test du piqué vérifie cette dernière.

[calculair]

Bonjour harmoniciste,

Peux tu développer ton explication ?

Quand je calcule les moments en présence
, je n'arrive pas à comprendre quand tu es centré avant tu cabres et quand le centre de gravité est arrière tu accentues le piqué....

[VirGuke]

Mille excuses pour VirGuke, je n'ai pas compris son explication.

Oui désolé, j'étais un peu pressé ce matin.

Si tu prends ton avion en vol droit, correctement trimé, le moment total des forces est nul.

Au moment de piquer, tu vas agir sur le manche pour que l'empennage porte plus. Ca va donc ajouter un couple piqueur et une force globale vers le haut.
Maintenant ce qu'il faut bien garder à l'esprit c'est qu'un avion et encore plus un planeur n'est pas comme une voiture, il n'accroche pas dans l'aire donc pour qu'il descende il faut appliquer une force dessus.
Donc dans un premier temps, ton planeur va se mettre "face au sol" mais va garder sa vitesse droite et donc dans un premier temps tout se passe comme si l'aile et l'empennage s'étaient inclinés vers le bas ce qui va donc diminuer la portance de l'aile et augmenter la force qu'exerce l'empennage vers le bas.

En terme d'équations forces orientées vers le haut :
En notant l'inclinaison de l'avion, la portance de l'aile va s'écrire

La portance de l'empennage :


Si tu centres avant (stable) : Cg - aile - empennage
Le moment total en G s'écrit :

avec a et b les distances entre le Cg et le point d'application des forces aérodynamiques de l'aile et l'empennage.

Donc pour voler droit il faut avoir , c'est le trim, mais ça veut aussi dire que l'empennage doit avoir une portance négative à incidence nulle.

L'augmentation de crée un couple positif piqueur qui tend à diminuer et inversement. Bref ton avion est obligé de voler dans le sens du flux d'air.

Initialement quand tu commence le piquet l'air vient horizontalement donc l'avion tend à se redresser. En suite souvent la portance ayant diminuée globalement l'avion commence quand même à tomber et le fait qu'il se redresse en plus crée l'effet inverse donc il repique du nez etc... ça donne des oscillations amorties vers une trajectoire diagonale vers le bas.

Centré instable, le Cg est entre l'aile et l'empennage et il y a un signe - qui apparaît dans le couple, si le Cg est trop en arrière le coefficient devant alpha devient négatif et l'effet inverse se produit.

[calculair]

Bonjour à tous et à VirGuke

J'ai repris les explications dans le document joint....mais l'avion ne cabre pas.. tout au plus il glisse perpendiculairement à la pente de descente

[Michel S.]

Bonjour Michel,

Peut être tu pratiques le planeur grandeur ?
.................

Si l'avion est convenablement trimé en vol horizontal, en piqué l'incidence de vol reste la même, si les moments étaient convenablement compensés en horizontal, j'ai du mal à comprendre pourquoi ce n'est plus vrai en piqué....

Bonjour calculair, je t'invite à relire mon PS: 2 , si en partant d'un vol "horizontal"(en air calme, un planeur perd de l'altitude en permanence); tu te mets en piqué (stabilisé) , la perte d'altitude se transforme en vitesse, donc l'incidence diminue, le centre de poussée se déplace ...

Tu raisonnes à partir d'une technique d'écart de trajectoire provoqué par une IMPULSION, ce n'est pas pratiqué sur les modèles "habités" .
Pour ta question pratique, oui j'ai pratiqué le planeur et l'avion léger .

Les limites de centrage avant et arrière sont vérifiées lors des vols d'essais pour la certification, ensuite les pilotes sont invités à les respecter !!!

[calculair]

Bonjour,

J'ai essayé de traduire ce que j'ai compris avec le maximum de précision.

Tu as raison les choses bougent peut être un peu, mais globalement les approximations faites doivent rester valables. L'augmentation de la vitesse air si elle echange l'incidence théorique de vol, elle ne modifie pas l'assiètte de vol ( angle axe avion et horizontal ).

Le dessin du net serait donc pas exact ne mon point de vue

Vue de l'intérieur de l'avion j'imagine que l'horizon reste stable durant la descente, mais que le point du sol aligné sur le cap se déplace vers l'avant avec l'augmentation de la portance liée à la vitesse. Les moments restent nuls ( dans l'approximation linéaire des conditions de vols ).





Le mystère du vol en piqué II.pdf

[Michel S.]

Bonjour calculair, les hypothèses de la page 1 me semblent incohérentes, on commence par affirmer que l'incidence de l'aile et du stabilisateur ne changent pas; puis on envisage la prise de vitesse tout en indiquant que la portance devient supérieure à Mg ...
Puis on nous indique que l’incidence diminue ( et je ne comprend rien à leur explication) .
Puis on nous affirme que l'assiette reste constante (par miracle ?) .
Et pour finir l'incidence augmente, mais l'avion ne remonte pas !!!
NB: ils parlent une fois de l'incidence de vol, l'autre d'incidence "tout court" ; moi je ne connais qu'une définition de l’incidence, c'est l'angle formé par le vent relatif par rapport à la corde de référence du profil .
Par contre si tu regarde la page 2 , ils nous montrent les différentes trajectoires liées à la prise de vitesse (fonction du centrage); mais comme je te l'ai déjà indiqué sur un avion ou un planeur, on se contente de rester dans les limites autorisées (= chargement) ; et le pilotage me semble différent .
Salutations de Michel .

[calculair]

Bonjour,
Je me permets de reprendre quelques définitions tel que je les ai comprises

Angle horizontal et vecteur vitesse = angle de pente

angle horizontal et l'axe de l'avion = assiette de l'avion

angle du vecteur vitesse et axe de l'avion = incidence de vol.

J'espère que je ne me suis pas trompé....J'ai fait attention

Dans le test du piqué, ce que je crois comprendre que l'on est un peu dans la même configuration lorsque on est en vol horizontal et que la portance est supérieure au poids

l'avion monte à l'horizontale

Le fait que l'avion soit en piqué ne change rien....

[Michel S.]

Bonjour calculair, je ne conteste pas tes définitions, la seule différence est le choix de l'axe du fuselage ou de la corde de référence du profil pour l'incidence, en fait on considère la corde du profil quand on considère les caractéristiques d'UN profil, mais même une aile étant généralement composée de plusieurs profils, il faut bien un
"dénominateur" commun, l'axe du fuselage; donc, "là" pas de désaccord .
Par contre ils font abstraction de plein de choses, par exemple:
- au moment de la modification de trajectoire (en piqué), il y a une accélération vers le bas, donc le "poids apparent" diminue, et l'incidence également ...
- ensuite pendant le piqué il y a prise de vitesse, et les paramètres changent en continu ...
Donc, à mes yeux de praticien, il faut savoir ce qui change et dans quel sens, mais ne pas ce lancer dans des calculs sommaires, donc incorrects; je te propose à titre d'exemple une vieille démonstration erronée:
On a deux voies de chemin de fer parallèles, sur la voie A il y a un train qui roule à 60 km/h; sur la voie B un train qui roule à 120 km/h; au temps "o" le train de la voie A à 10 km d'avance; démontrer que le train circulant sur la voie B se rapprochera indéfiniment de A sans jamais le dépasser.
On calcule te temps que B va mettre pour parcourir les 10 km qui le sépare de A; mais pendant ce temps A a parcouru 5 km; donc on recommence sans fin ...
Salutations de Michel .

[calculair]

Bonjour Michel,

Ton expérience devrait pouvoir me répondre

l'avion peut il monter à l'horizontale.

La situation serait

Les moments de tangage = 0

Portance supérieure au poids

alors l'horizon artificiel est à 0 et l'altimètre monte...

[Michel S.]

Re , si tu prends comme référence un vol stabilisé (puissance, assiette) à altitude constante en air calme; il ne peut que rester à altitude constante; pour monter, il faut impérativement modifier AU MOINS UN paramètre; dans le cas du planeur c'est une "ascendance"; pour l'avion tu peux augmenter la puissance (source globale d'énergie), tu peux à condition de rester dans la partie "utile" de la polaire,( pas comme l'équipage du Rio Paris) cabrer légèrement pour augmenter l'incidence ( donc la portance, sur CETTE partie de la polaire); tu auras aussi une petite différence entre le début du vol avec le plein de carburant et la fin (avant la panne sèche !!!), puisque tu allège l'avion .
Toujours faire le "bilan énergétique" !
Cordialement, Michel .

[calculair]

Re bonjour,

La discussion est un peu délicate, mais intéressante.

Tu as une vision très pratique du pilotage et moi une vision peut être trop théorique.

Le problème du théorique est d'avoir une modélisation qui soit assez proche de la réalité pour que les 2 visions théorique et pratique puissent dire la même chose.

Reprenons notre avion qui vole à l'horizontale à altitude constante.

La construction de cet avion est tel que l'axe de traction de moteur passe exactement par le centre de gravité.

La portance est exactement égal au poids, et le moment de tangage est nul ( avion bien trimé )

J'augmente la puissance moteur, le moment de tangage n'est pas modifié, la vitesse augmentait donc aussi la portance.

La portance de l'aile et du stabilisateur augmentent proportionnellement à V^2, le moment reste nul, maintenant la portance est supérieure au poids.

Pour moi l'avion monte et l'horizon reste stable à l'horizontal.

( pour éviter que le centre de poussée se déplace l'avion à un profil symétrique )


Qu'en penses tu, pratiquement et aussi théoriquement..

[Michel S.]

Re bonjour,

La discussion est un peu délicate, mais intéressante.

Tu as une vision très pratique du pilotage et moi une vision peut être trop théorique.

Le problème du théorique est d'avoir une modélisation qui soit assez proche de la réalité pour que les 2 visions théorique et pratique puissent dire la même chose.

Reprenons notre avion qui vole à l'horizontale à altitude constante.

La construction de cet avion est tel que l'axe de traction de moteur passe exactement par le centre de gravité.

statistiquement peu probable .

La portance est exactement égal au poids, et le moment de tangage est nul ( avion bien trimé )

J'augmente la puissance moteur, le moment de tangage n'est pas modifié, la vitesse augmentait donc aussi la portance.

La portance de l'aile et du stabilisateur augmentent proportionnellement à V^2, le moment reste nul, maintenant la portance est supérieure au poids.

Pas du tout sûr que le moment reste nul, en prenant de la vitesse le point de poussée de la voilure se déplace, quand au trim, il y en a de plusieurs sortes et je ne pense pas qu'ils réagissent de la même manière ...

Pour moi l'avion monte et l'horizon reste stable à l'horizontal.

C'est fort peu probable, même si la variation n'est pas spectaculaire .

( pour éviter que le centre de poussée se déplace l'avion à un profil symétrique )

Qu'en penses tu, pratiquement et aussi théoriquement..

Tu poses trop d’hypothèses peu réalistes ...
Cordialement, Michel .

[calculair]

Bonjour Michel

J'attendais que tu réagissent à mes hypothèses théoriques.

Ta vision est très pratique, mais elle a l'avantage d'être réaliste.

Ma vision cherche à être très théorique, et parfois peut être trop loin de la réalité. Comme le dit un de mes amis qui voit les choses de façon très pratique et quand on est pas d'accord il me dit " C'est donc la réalité qui se trompe ....!!! "

Merci Michel d'avoir répondu patiemment à mes interrogations. J'avoue que tu as installé le doute dans ma vision, mais tu ne m'as pas convaincu.

Je vais continuer à réfléchir pour tenter de me rapprocher de ta vision du vécu du comportement de l'avion.

Bien cordialement

[Michel S.]

@ calculair, de mon coté, j'ai essayé de te montrer qu'à force d'empiler des hypothèses, on peut arriver où l'on veux, et que l'aéromodélisme (tu pratiques ? ) ce n'est pas tout à fait la même chose que la taille au dessus; et n'oublie pas: la "conservation" de l'énergie, mais aussi qu'un changement de trajectoire ne se fait pas "tout seul" ...

À propos d’empiler, je te propose cette vieille contrepèterie aéronautique:
Ne pas confondre empiler les culottes et ....

Cordialement, Michel .

[VirGuke]

L'erreur que tu fais Calculair c'est que l'avion n'est pas aligné avec sa vitesse !

Au moment de faire l'action à piquer la somme globale des force est vers le haut, l'avion dérape vers le haut en s'inclinant vers le bas puis descend.

Evidemment, en descente le moment est nul c'est comme si tu volais droit si ce n'est que le centre de poussée peut bouger un peu mais pas des masses comme l'indique Michel.


Faisons abstraction de toute situation extérieure, et prenons l'avion qui vole droit. Le Cl de l'aile et grossièrement linéaire, Cl = Cl0 + C*Alpha, rien n'empêche de choisir alpha = 0 qui ne soit pas la corde. Dans mon message précédent j'aurais du insister dessus, alpha=0 c'est l'avion horizontal.

Donc l'aile a une force aéro :

A c'est 0.5 rho U² * SA

L'empennage :



J'insiste bien là dessus, alpha est le même dans les deux cas et correspond à l'angle que fait l'avion avion avec sa vitesse

Le calcul des moments au centre de gravité donne :



Donc en vol droit (alligné avec le flux d'air) le moment est nul, que ce soit à l'horizontal ou en piquet.
Si une perturbation arrive, que ce soit une rafale de vent ou un con de pilote qui fait une action à piquer l'avion va s'incliner mais sa vitesse ne change pas tout de suite et j'insiste bien là dessus !! Après une action à piquer ou cabre l'avion vole toujours dans le même sens mais incliné et c'est cette inclinaison qui amène la trajectoire.
En l'occurrence, après l'action à piquer l'avion se déplace à peu près horizontalement mais avec un alpha négatif. Le calcul des moment donne donc le comportement de l'avion, à savoir amplifier la rotation ou s'y opposer.


Soit dit en passant il faut bien que quelqu'un calcule les centrages que donne le constructeur ^^

Pour un vrai avion on fait ces calculs en prenant en compte la flêche les différents profils etc... dans toutes les configurations pour vérifier le comportement de l'avion, stable en vol et au décrochage pour le civil, un peu ce qui arrange pour le militaire, l'acrobatique.