Pourquoi l'air va plus vite au dessus de l'aile de l'avion?

[invite52f128b8]

Bonjour,
J'étudie le fonctionnement d'un avion. Si j'ai bien compris: l'air va plus vite au dessus de l'aile qu'au dessous, ce qui forme une dépression et donc une force de portance.
J'ai cherché à savoir pourquoi l'air va plus vite dessus. La seule réponse que j'ai trouvé est que le trajet est plus long...??? Mais je ne comprends toujours pas pourquoi l'air doit accélérer.
Merci de votre aide.

[invite29a482b9]

imagine que l'air n'aille pas plus vite :

le chemin étant plus long au dessus, si deux paquets d'air partent en même temps du devant de l'aile, celui qui passe par dessous arriverait plus vite, et il se créerait un vide au dessus... ce qui n'est pas terrible (si c'est pas clair avec de l'air, imagine la même chose avec de l'eau). Pour combler ce vide, il faut que l'air du dessus accélère (J'imagine que la dépression créer pr le "manque d'air" doit aider à accéler.

vous en pensez quoi les autres ?

[invitebd2b1648]

Salut !

On a une forme : ici l'aile de l'avion avançant dans un fluide relativement statique !
Selon la vitesse de l'aile, l'air passant sur la partie bombée de l'aile devra avancer plus vite pour rattraper l'air n'ayant qu'un court chemin à suivre afin de rester statique !
Il s'en suit que l'air étant forcée d'aller plus vite au dessus de l'aile créé une dépression qui aspire l'aile et donc l'avion vers le haut !

Voilà le pourquoi du comment !

PS : A confirmer cependant ...

[invite52f128b8]

Merci pour vos réponses.
Grâce à vous, j'avance beaucoup dans mon travail.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0324077b]

cette explication est parfaitemement fausse

rien n'oblige l'air du dessus et du dessous a se rejoindre !

le passage de l'avion remue l'air qui fait ce qu'il veut : je n'explique pas du tout la portance par cette histoire

[invited9d78a37]

bonjour
on peut prouver que l'écoulement a des vitesses différentes sur l'extrados et l'intrados sans utiliser la recombinaison des deux particules intra/extra dos.

On prend un volume de controle contenant un profil d'aile assez grand pour considérer l'écoulement parallèle en aval et amont. la conservation du débit impose une contraction des lignes de courants sur la partie bombée ce qui implique une accéleration du fluide sur l'extrados (pour un fluide parfait). L'énergie cinétique sera puisé dans l'énergie de pression (cf équation de Bernoulli) et donc on a une baisse de pression sur l'extrados.
grace au modèle du fluide parfait dans le cas des écoulement potentiels, on visualise bien la recombinaison des deux particules fluides avec le profil de Jourovsky
.
dans le cas d'une recirculation, d'un décollement de couche limite ou tout simplement turbulent, ce n'est sûr!


voila différents liens:
profil de Jourovski
écoulement autour d'un profil ressemblant à un fluide parfait
décollement couche limite

tout ceci n'est qu'un modèle, dans les écoulement laminaires et visqueux, on considère une couche limite entre le profil et la zone d'écoulement où la viscosité est négligeable et où le modèle du fluide parfait est quasi valide (hyp: incormpressible, irrotationnel..etc)
pour aller plus loin il faut voir du coté des circulations

[invite29a482b9]

chwebij > je ne pense pas qu'on puisse expliquer le phénomène en partant de "la conservation du débit impose"... la question posée est : quel est le phénomène physique qui impose cette conservation du débit ?

chatelot > la mienne te convient pas non plus ?

[invited9d78a37]

chwebij > je ne pense pas qu'on puisse expliquer le phénomène en partant de "la conservation du débit impose"... la question posée est : quel est le phénomène physique qui impose cette conservation du débit ?

pour un fluide incompressible et sans source ni puit, la conservation du débit tombe sous le sens, c'est une propriété des écoulements respectant ces hypothèses (pas trop contraignantes d'ailleurs).

[invited9d78a37]

par contre pour la recombinaison des deux particules fluides , il suffit que la couche limite se décolle pour avoir de la turbulence et dans ce cas là, je ne vois pas pourquoi les deux particules se rejoignent.

dans mon cours c'est présenté differement. On travaille sur la circulation des vitesses autour du contour qui est nécessaire pour avoir une force de portance. Après on en déduit une différence de vitesse entre intra et extra dos

[invite29a482b9]

je suis bien d'accord sur le fond, ma question est un peu différente.

Si j'étais une particule du fluide, et qu'il est bien connu qu'une particule de fluide ne connaisse rien en physique et en modèle de fluide, quel phénomène vais-je ressentir, phénomène qui va me convaincre d'aller plus vite en passant par le haut, alors que ma copine qui a choisi de passer par le bas, elle, ne va pas le ressentir.

tu vois où je veux en venir ?

[invite2319362d]

Les phénomènes observés peuvent être vus comme les conséquences de lois physiques. Une particule d'un fluide est soumise à des lois qui régissent sont comportement.

Les lois physiques, et le contexte de l'étude, sont les causes, et les phénomènes les conséquences. Un phénomène physique ne pousse pas une particule à se comporter de telle ou telle manière, mais une loi oui. En l'occurence, la loi de conservation du débit (sans puit ni source).

En gros, une particule ne peut disparaitre ou apparaitre comme ça, et ne peut s'accumuler sur l'une des faces de l'aile. Les particules passant de chaque côté de l'aile doivent parcourir des distances différentes, mais arriver au bout au même moment, ce qui implique une différence de vitesse.

[inviteb949588f]

je pense avoir une explication intuitive qui ne fait pas appel au formalisme mathématique et permet de comprendre le phénomène pour tout un chacun.
En arrivant sur le front d'attaque à l'avant de l'aile, l'air est compressé, puis il se détend en accélérant au dessus de l'aile ce qui n'arrive pas en dessous ou le profil d'attaque est lisse.
Ca a l'avantage d'expliquer pourquoi les lignes se rapprochent. La pression augmentent localement à l'avant de l'aille et diminue par réaction en se détendant au dessus de l'aile.

[invited750e197]

Bonjour à tous,
Pour bien comprendre se qu’il se produit, il faut faire appel à plusieurs choses,
Tout d'abord la première loi de Newton.
Elle stipule 1 : que, sans action extérieure, un corps au repos reste au repos.
2 : Un corps initialement en mouvement, poursuit ce déplacement en ligne droite et à vitesse constante.
Dans le cas que nous étudions c'est le 2, qui nous intéresse.
En second l’effet Coanda, il ne s’agit pas d’une loi cette fois, mais de la description d’une observation.
Cette observation est la suivante, lorsqu’un flux de fluide tangente un solide courbe en particulier,(cela reste vrai pour des surfaces plates ou concave),
le flux suit la courbe.
Le fluide adhère à la surface du solide pour des raisons probablement électrostatiques.
L’observation est simple à faire avec un vers d’eau positionné transversalement sous un robinet.
La tension superficielle en est également un exemple, grâce à cela il est possible de remplir un verre plus haut que les bords.
La conséquence de cela est la création d'une zone limite, ou le flux se sépare en deux courants, le premier ayant tendance à suivre la courbe,
Le second suivant sont chemin du à sont inertie propre.
C’est ainsi que la zone limite étant relativement vide d’air le profil et sont flux superficiel adhérent y sont attirés.
Il faut ajouter un troisième comportement, observé par Venturi celui-ci,
Un flux contraint de passer par un espace de petite taille vis-à-vis du débit initial, subit une accélération.
Ce comportement est du à l’élasticité des molécules d’air ainsi que le comportement électrostatique, encore une fois, mais cette fois de manière inverse.
Les molécules d’air n’on pas envi de s’approcher trop prés de leurs collègues, elles se repoussent.
La poussée initiale unidirectionnelle, contre un objet, une paroi, ou autre, contraint le flux d’air à trouver un passage.
Les molécules d’air vont donc s’aligner en se repoussant les unes les autre, et comme elles sont élastiques elles vont rebondirent sur leurs voisines dans toute les directions.
Étant guidées par les parois du Venturi, et poussées par la force initiale, l’énergie élastique va s’exprimer dans une seule direction, cela se traduit par une accélération, et une baisse de pression,
Car la somme statistique de réactions mécaniques des molécules est orientée,
ou vectorisé diront nous, pour un débit longitudinal canalisé dans la même direction que la poussée initiale.
Si se passage entraine un changement de direction des molécules de manière unilatéral,
Le flux non contraint lui va servir de seconde paroi, eu égard à sa masse, donc son inertie,
Les molécules en mouvements n’ayant pas très envies de changer de direction, (loi de Newton),
Elles vont créer une paroi fictive purement inertielle.
Nous allons assister à une disruption du flux, d’une part une couche attirée par la paroi du solide,
Créant un changement de direction du flux dans le cas d’une paroi courbe,
D’autre part une couche de flux n’ayant pas de raison majeure de quitter sa trajectoire initiale,
Car trop loin de la paroi pour être attiré par elle.
Ces deux couches vont donc avoir des viscosités très différentes, ceci va renforcer la notion de paroi fictive et ainsi augmenter l’effet Venturi.
Ceci explique l’accélération du flux d’air lissant le profil.
Cette disruption du flux va donc créer zone plus ou moins vide d’air.
Le profil ou l’aile va donc subir un déséquilibre de pression dessus dessous,
Nous avons donc notre portance.
La suite du feuilleton va passer par la résorption de ce vide, dont mère nature à horreur.
D’une part la couche de flux supérieur, va être finalement déviée par le vide,
La couche inférieure, (lissant le profil), va perdre de la vitesse à cause de son frottement sur le profil,
Elle va finir aussi par décoller du profil car attiré par la zone vide d’air.
Les deux couches vont se rejoindre, dans un ajustement de vitesse plus ou moins erratique.
Créant une turbulence sur la partie arrière de l’aile, visible précisément en soufflerie.
La partie arrière de l'aile continu d’être soumis à une basse pression, jusqu’à se que le mélange des deux flux devienne homogène.

[invite08ef7489]

Avec quelques années de retard ...
Le principe de base, intuitivement, ressemble à celui d'un homme qui marche pour grimper une montagne : il produit une poussée vers l'avant, et se sert de l'adhérence de ses semelles, pour grimper ....
L'angle d'incidence (aile) correspond à la pente de la montagne; la vitesse (aile) donne la consistance du sol (sable mouvant à faible vitesse, on s'enfonce, béton à haute vitesse, on peut s'appuyer dessus sans problème) et la capacité de déplacement (si on lève le pied sans pousser vers l'avant, la gravité nous tire vers l'arrière, sur une pente ....).
Ca, c'est en gros. Ensuite viennent se greffer les autres phénomènes, plus ou moins importants selon la vitesse et le profil de l'aile : écarts de pression, effet Venturi, ...
C'est en gros ce que je déduis après avoir lu le fil de cette discussion ...

[mach3]

Je ne sais pas si cela a été abordé, mais ces histoires de chemin plus long au-dessus de l'aile et plus court en-dessous, qui ferait que l'air se déplace plus vite au-dessus qu'en-dessous, ce sont des billevesées. Comment expliquer alors que des profils symétriques génèrent une portance? Pire, comment expliquer qu'un avion aux ailes profilées puisse voler sur le dos (alors que là le chemin est plus court au-dessus de l'aile)...

m@ch3

[calculair]

Tout dépend de l'assiette de l'avion...

Je ne sais pas si cela a été abordé, mais ces histoires de chemin plus long au-dessus de l'aile et plus court en-dessous, qui ferait que l'air se déplace plus vite au-dessus qu'en-dessous, ce sont des billevesées. Comment expliquer alors que des profils symétriques génèrent une portance? Pire, comment expliquer qu'un avion aux ailes profilées puisse voler sur le dos (alors que là le chemin est plus court au-dessus de l'aile)...

m@ch3

[calculair]

Pour les profil symétriques si l'incidence est " 0 " la portance est " 0 "


III.EFFETS DE L’EPAISSEUR SUR LES PERFORMANCES GLOBALES
La relation donnant la portance d’un profil aux faibles incidences en fonction de son épaisseur relative est connue sous la forme :
C =2πα1+t (1) l
c
où α est l’incidence du profil, t son épaisseur et c sa corde.
Les coefficients de portance pour les 3 profils sont reportés sur la figure 2 en fonction de l’angle d’incidence. On remarque que les profils de 15 et 25% d’épaisseur relative ont un comportement linéaire aux faibles incidences ce qui n’est plus le cas du profil le plus épais. Par ailleurs les positions relatives des 3 courbes montrent qu’à incidence identique le coefficient de portance décroît avec l’épaisseur relative ce qui montre que la relation (1) n’est valable que pour des profils minces.
1.6 1.4 1.2

[mach3]

Pour les profil symétriques si l'incidence est " 0 " la portance est " 0 "

c'est évident et je n'ai jamais dit le contraire.

m@ch3

[calculair]

Donc dés que l'incidence de vol est differente de 0 il y a une force aérodynamique ...

[invitef29758b5]

On remarque que les profils de 15 et 25% d’épaisseur relative ont un comportement linéaire aux faibles incidences ce qui n’est plus le cas du profil le plus épais.

Plus que 25% c' est assez rare .

[calculair]

Tant que les écoulement sont laminaires, l'application de Bernoulli dans la couche limite donne une bonne évaluation de la portance.

[invite0433c518]

Je me permets cette réflexion simpliste.... mais il faut qqefois être simple :
--soit on est en soufflerie de tests en déplaçant de l'air autour d'une aile 'fixe', et je peux comprendre qu'on me parle de "vitesse de l'air" et de "trajet plus long"....
--soit on étudie le cas de l'aile qui se déplace dans un air "au repos".... et le principal déplacement de l'air au-dessus de l'aile sera dans un axe vertical... l'aile oblige l'air à se déplacer vers le haut avant qu'il puisse redescendre "aux environs de sa position initiale" (traînée, frottements, et autres ajustements divers et variés à prendre en compte... DONT la dépression provoquée par le déplacement vers le bas, de l'air qui est SOUS l'aile)....
bref, moi, ce que j'en dis....

[calculair]

Ce qui compte c'est la vitesse relative de l'air par rapport à l'aile.


Dans les 2 cas on doit observer la même chose. C'est pour cela que les ingénieurs aéronautiques ont construit des souffleries pour valider leur calcul sans crasher de vrais avions .......

Je me permets cette réflexion simpliste.... mais il faut qqefois être simple :
--soit on est en soufflerie de tests en déplaçant de l'air autour d'une aile 'fixe', et je peux comprendre qu'on me parle de "vitesse de l'air" et de "trajet plus long"....
--soit on étudie le cas de l'aile qui se déplace dans un air "au repos".... et le principal déplacement de l'air au-dessus de l'aile sera dans un axe vertical... l'aile oblige l'air à se déplacer vers le haut avant qu'il puisse redescendre "aux environs de sa position initiale" (traînée, frottements, et autres ajustements divers et variés à prendre en compte... DONT la dépression provoquée par le déplacement vers le bas, de l'air qui est SOUS l'aile)....
bref, moi, ce que j'en dis....

[invitef29758b5]

"trajet plus long"....

L' histoire du trajet le plus long est une ineptie .

DONT la dépression provoquée par le déplacement vers le bas, de l'air qui est SOUS l'aile)...

Surpression (en général)