Consommation en supersonique

[Fistos]

Bonsoir,
Je cherche à trouver la consommation d'un avion (F16, Mirage ...) en vol subsonique et supersonique afin de pouvoir comparer.
Quelqu'un aurait-il des chiffres à ce sujet ?
Merci
-----

[invitebd2b1648]

çà serait pas une histoire de post-combustion ?

@ +

[Fistos]

Bonjour
Pour être précis, ce que je cherche ce sont des chiffres. Par exemple, je crois savoir qu'un F16 volant à l'altitude de 30.000 pieds à la vitesse de Mach 0.8 consomme environ 4,7 Lbs de fuel par km parcouru. J'aimerais savoir quelle serait sa consommation à la même altitude à la vitesse de Mach 1.3. Ceci n'est qu'un exemple.
D'une manière générale, je cherche donc deux chiffres de consommation pour un même avion, quel qu'il soit, pour pouvoir comparer une consommation en subsonique à une consommation en supersonique.

[invite084c752c]

http://www.mirage-jet.com/COMPAR_1/compar_1.htm

Tu as la conso d'un mirage, d'un F16 et d'un F18 pour 3 couples vitesse-altitude differents.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Fistos]

Hello Cougar,
Merci pour l'info. Cela m'aide mais c'est dommage qu'ils donnent la consommation Mach 0.8 et Mach 1.4 à des altitudes très différentes (15.000 et 36.000 ft).

Ce que je voudrais pouvoir comparer c'est surtout la consommation subsonique et supersonique à la même altitude. J'ai le sentiment, mais je peux me planter, que le km parcouru en supersonique doit être terriblement plus gourmand que le km en subsonique.

En tout cas merci pour le lien car je ne l'avais pas trouvé
Fistos

[invite084c752c]

Ben je cherche, je cherche, mais je trouve pas mieux pour le moment.

[EspritTordu]

Comment évoluent les frottements aérodynamiques en fonction des phases de vol subsonique, transonique et supersonique? Y-a-t-il moins de frein en vol supersonique ou non?

[invite084c752c]

Le transonique est une catastrophe, la trainee augmente enormement. Elle diminue ensuite en supersonique.

Sur ce site tu as quelques courbes qui donnent une idee qualitative du truc:http://www.aerodyn.org/Drag/speed-drag.html

Ici, l'explication: http://fr.wikipedia.org/wiki/Tra%C3%AEn%C3%A9e

En supersonique, il y a une trainee du a la detente-recompression de l'air.
Le bang supersonique correspond a une detente brutale de l'air, c'est un phenomene irreversible et dissipatif d'energie: grosse trainee

Un truc a savoir, un profil supersonique n'est pas dessine de la meme facon qui profil subsonique. En general un profil supersonique, c'est grosso modo une plaque plane. (Du coup, un mirage 2000 a une finesse de 2 environ...!)

[Fistos]

Bonjour Cougar et merci pour tes infos.
Je crois avoir trouvé.
Sur le premier lien que tu m'as donné, j'ai lu qu'un F16 consommait à M 1.4 à l'altitude 36.000 Ft 260 Kg/min

J'ai estimé qu'à 36.000 Ft, M 1 = 325 m/s et que donc M 1.4 = 455 m/s
J'en déduis qu'en une minute, le F16 parcourt 455 m x 60 soit 27,3 Km

Etant donné que 1 Lbs = 0,454 Kg, 260 Kg/min correspondent à 572,7 Lbs/min

Donc, à 36.000 Ft et à M 1.4, un F16 consommerait 572 Lbs pour 27,3 Km soit 21 Lbs/Km

Selon mes données personnelles, à 35.000 Ft et à M 0.8, la consommation d'un F16 serait de 3,6 Lbs/Km

J'en déduis que, dans ces conditions, le vol en supersonique consommerait 5,8 fois plus que le vol subsonique par Km

Merci Cougar,
Fistos

PS : les critiques concernant mon raisonnement sont les bienvenues

[invite6f735bcb]

Faut savoir que le supersonique n'est pas (pour les avion que tu cites) une allure de "croisière". Pour les avions types année 80, 3ème 4ème génération (mirage 2000 F16 mig25) le supersonique c'est un "plus" permettant d'échaper au missiles et autre menaces rapidement, ou de d'intercepter un bombardier avec le moins de délais possible. Cpdt cette vitesse est limitée à quelques minutes du fait de l'utilisation de la postcombustion hypergourmande. Pour le Mig 25 par exemple qui pouvait atteindre mach 3 c'était genre 7min a cette vitesse si je dis pas de bêtises!!
Donc ouai 5 fois plus parait pas débile.
C'est pas pareil pour les chasseur de 5éme génération genre rafale F22 qui sont étudier pour éventuellement atteindre ces vitesse sans PC d'où moins de consommation.
PS: Tu remarque aussi que quand on considère l'age du concorde ( ~25 ans) et sa capacité à pourvoir voler à mach 2 en transatlantique, l'expression exploit technique reste faible

[Fistos]

Hello Reno,
D'accord avec toi pour dire que le vol supersonique pour les avions de type F16 n'est envisagé que pour des périodes très courtes et dans certaines situations. A mon avis, cela doit être aussi le cas pour les avions plus modernes même s'ils ne doivent pas nécessairement recourir à la postcombustion.

Je pense que la postcombustion n'est utilisée que pour une accélération rapide. Une fois la vitesse stabilisée en supersonique, je me demande si elle est encore utilisée même sur un F16. Quel est ton avis ?

Je pense que les chiffres que j'ai donnés ne concernent que des vitesses stabilisées et qu'en cas d'utilisation de la postcombustion, la consommation doit encore être nettement supérieure.

[EspritTordu]

Le transonique est une catastrophe, la trainee augmente enormement. Elle diminue ensuite en supersonique.

Sur ce site tu as quelques courbes qui donnent une idee qualitative du truc:http://www.aerodyn.org/Drag/speed-drag.html

Ici, l'explication: http://fr.wikipedia.org/wiki/Tra%C3%AEn%C3%A9e

En supersonique, il y a une trainee du a la detente-recompression de l'air.
Le bang supersonique correspond a une detente brutale de l'air, c'est un phenomene irreversible et dissipatif d'energie: grosse trainee

Un truc a savoir, un profil supersonique n'est pas dessine de la meme facon qui profil subsonique. En general un profil supersonique, c'est grosso modo une plaque plane. (Du coup, un mirage 2000 a une finesse de 2 environ...!)

En supersonique, la trainée est due au fait que l'air est coincé entre le mur du son et l'avion?

Faut-il mieux voler en subsonique plutôt qu'en supersonique?

Pourquoi le profil est une plaque en supersonique plutôt qu'un fuseau, profil du subsonique?

[Aroll]

Bonjour,

En supersonique, la trainée est due au fait que l'air est coincé entre le mur du son et l'avion?

En supersonique, une partie de la traînée est due à la pression exercée par une sorte de "coussin" d'air comprimé qui se forme juste contre les parties avant de l'avion (bord d'attaque, nez); et il vaut mieux dire: coincé entre l'onde de choc et l'avion, plutôt qu'entre "le mur du son" et l'avion, le mur du son n'est pas quelque chose de tangible.
A plus haute vitesse, ce "coussin" disparaît et l'onde de choc touche l'avion, elle est dite alors "attachée".

Faut-il mieux voler en subsonique plutôt qu'en supersonique?

Si c'est pour des raisons d'économie, oui.

Pourquoi le profil est une plaque en supersonique plutôt qu'un fuseau, profil du subsonique?

En subsonique, le déplacement d'un mobile crée une onde de pression qui provoque un début "d'écartement" précoces des molécules d'air avant d'entrer en contact avec le mobile (le phénomène est visible, entre autre, en hiver lorsque l'on roule en voiture et qu'il neige: on peut voir des flocons de neige venir vers le pare-brise et l'éviter en remontant avant de le toucher).
A cause de cela, la traînée est moins forte qu'on ne l'imaginerait pour des profils à bord d'attaque relativement épais.
Cette onde de pression s'éloigne du mobile (de l'avion par exemple) à la vitesse du son. On comprend tout naturellement qu'arrivé à mach1, l'onde de pression ne peut plus s'éloigner puisque l'avion se déplace aussi vite qu'elle, si elle ne peut plus s'éloigner, elle ne peut plus non plus provoquer cet écartement précoce qui garantissait une traînée plus faible. Il est donc normal que la traînée augmente, et qu'il faille pour compenser, adopter des profils plus minces.
Remarque: si l'onde de pression ne peut plus s'éloigner, elle va s'accumuler devant l'avion, c'est ce qui forme l'onde de choc.

Amicalement, Alain

[invite6f735bcb]

Hello Reno,
D'accord avec toi pour dire que le vol supersonique pour les avions de type F16 n'est envisagé que pour des périodes très courtes et dans certaines situations. A mon avis, cela doit être aussi le cas pour les avions plus modernes même s'ils ne doivent pas nécessairement recourir à la postcombustion.

Je pense que la postcombustion n'est utilisée que pour une accélération rapide. Une fois la vitesse stabilisée en supersonique, je me demande si elle est encore utilisée même sur un F16. Quel est ton avis ?

Je pense que les chiffres que j'ai donnés ne concernent que des vitesses stabilisées et qu'en cas d'utilisation de la postcombustion, la consommation doit encore être nettement supérieure.

Salut fistos

Je pense que ça dépend des avions. Les monomoteur type F16 mirage 2000 doivent avoir du mal a maintenir du supersonique sans PC autre part qu'à très haute altitude. Peut être pour le bimoteurs type F15 mig 29 c'est différent mais la consommation doit quand même être très très importante. Après ça dépend aussi de la "classe de l'avion" . Un intercepteur type MIG25 était construit pour choper les B70 ou SR71 qui passaient donc la pas question d'y aller sans pc. C'était monter à 30000m pleine balle le plus vite possible avant que la cible ne se barre, lui coller un missile dans le buffet et revenir se poser donc je pense que le vol supersonique sans pc n'était pas une priorité des ingé.
Pour des bombardier de pénétration genre B1 ou Blackjack ça doit être différent vue qu'ils étaient conçus pour faire toute la fin de leurs mission en supersonique quasiment.

[Fistos]

Bonsoir Reno,
Merci pour la réponse
Fistos

[EspritTordu]

Bonjour,

En supersonique, une partie de la traînée est due à la pression exercée par une sorte de "coussin" d'air comprimé qui se forme juste contre les parties avant de l'avion (bord d'attaque, nez); et il vaut mieux dire: coincé entre l'onde de choc et l'avion, plutôt qu'entre "le mur du son" et l'avion, le mur du son n'est pas quelque chose de tangible.
A plus haute vitesse, ce "coussin" disparaît et l'onde de choc touche l'avion, elle est dite alors "attachée".


Si c'est pour des raisons d'économie, oui.


En subsonique, le déplacement d'un mobile crée une onde de pression qui provoque un début "d'écartement" précoces des molécules d'air avant d'entrer en contact avec le mobile (le phénomène est visible, entre autre, en hiver lorsque l'on roule en voiture et qu'il neige: on peut voir des flocons de neige venir vers le pare-brise et l'éviter en remontant avant de le toucher).
A cause de cela, la traînée est moins forte qu'on ne l'imaginerait pour des profils à bord d'attaque relativement épais.
Cette onde de pression s'éloigne du mobile (de l'avion par exemple) à la vitesse du son. On comprend tout naturellement qu'arrivé à mach1, l'onde de pression ne peut plus s'éloigner puisque l'avion se déplace aussi vite qu'elle, si elle ne peut plus s'éloigner, elle ne peut plus non plus provoquer cet écartement précoce qui garantissait une traînée plus faible. Il est donc normal que la traînée augmente, et qu'il faille pour compenser, adopter des profils plus minces.
Remarque: si l'onde de pression ne peut plus s'éloigner, elle va s'accumuler devant l'avion, c'est ce qui forme l'onde de choc.

Amicalement, Alain

En somme le problème en supersonique, c'est qu'on ne peut plus avoir d'effet sur le fluide avant l'avion, un peu comme la chute de pression de l'eau à l'avant de l'étrave des navires où les dauphins viennent nager?
Outre le système de propulsion et sa consommation, en supersonique, cela freine davantage qu'en subsonique?

[Aroll]

Bonjour,

Outre le système de propulsion et sa consommation, en supersonique, cela freine davantage qu'en subsonique?

Bien sûr que ça "freine" plus.
La traînée aérodynamique est donnée par la formule:
D = 1/2*rho*Cx*S*v²,
avec:
D = drag (traînée)
rho = masse volumique de l'air
Cx = coefficient de traînée (désigné aussi par Cd pour coefficient of drag).
S= surface.
V= vitesse.
Le coefficient de traînée (donc Cx ou Cd suivant le choix de chacun) s'accroît très très fortement peu avant mach 1, pour rediminuer un peu après mach 1 sans pour autant redescendre aussi bas qu'en subsonique.

Amicalement, Alain

[EspritTordu]

Merci .

[Fistos]

Bonsoir Aroll
Aurais-tu, à titre d'exemple, pour un même profil des valeurs de Cx en subsonique, transonique et supersonique. Juste pour avoir une idée.

[Aroll]

Bonjour,

Bonsoir Aroll
Aurais-tu, à titre d'exemple, pour un même profil des valeurs de Cx en subsonique, transsonique et supersonique. Juste pour avoir une idée.

Non, mais si c'est seulement pour te faire une idée, je peux te proposer deux courbes représentant l'évolution du coefficient de traînée en subsonique, transsonique et supersonique.
L'une des deux montre même un cas où le Cx (ou Cd si tu préfères) redevient, aux environs de mach2, sensiblement égal à ce qu'il était en subsonique; c'est possible avec un profil bien étudié pour le vol supersonique (essentiellement mince, mais la flèche doit jouer aussi).
Quant au rapport entre la valeur du Cx en subsonique, et en transsonique (zone de Cx maximum), je crois bien qu'il varie notablement d'un profil à l'autre; les profils les mieux étudiés pour le vol supersonique verront une augmentation de Cx bien moins spectaculaire que les autres.

Amicalement, Alain

[Fistos]

Bonjour Aroll (ou Alain, si tu préfères),
J'attends avec impatience que les images soient validées pour les ouvrir.
Je peux comprendre qu'un profil ait à Mach 2 un Cx quasi équivalent à celui qu'il a en subsonique si, bien entendu, l'angle d'incidence reste identique. Toutefois, je suis persuadé que la portance sera différente. Si l'on veut considérer le cas concret de la traînée d'un même avion, avec des ailes fixes, en vol horizontal, il faudra tenir compte que l'incidence de l'aile sera différente entre le subsonique et le supersonique. Est-ce aussi ton avis ?

[Aroll]

Rebonjour,
Il est normal que, pour assurer une même portance, l'angle d'incidence diminue avec la vitesse, mais cet angle est déjà tellement faible dans le haut subsonique, que je ne pense pas que soit un élément fondamental pour comparer subsonique et supersonique, surtout à mach2, lorsque les ennuis liés au passage transsonique sont loin derrière.
L'essentiel de l'augmentation de traînée est du a l'augmentation du Cx hors considération de l'incidence (même si, c'est vrai, le Cx varie aussi avec l'incidence).

Toutefois, je suis persuadé que la portance sera différente.

La portance est proportionnelle au carré de la vitesse, pour la conserver constante, il faut réduire l'incidence au fur et à mesure que la vitesse augmente, mais en dessous d'une certaine valeur les modifications d'incidence ont bien plus d'effet sur la portance que sur la traînée, c'est pourquoi j'ai dit que la modification de l'angle d'incidence à haute vitesse n'était pas quelque chose de fondamental pour le calcul du Cx.
Par contre, le passage en supersonique provoque un recul du centre de portance qui peut avoir lui aussi un effet négatif sur la traînée en imposant un braquage supplémentaire (mais très léger) de la gouverne de profondeur.

Amicalement, Alain

[Fistos]

OK Alain, merci
Dans mes souvenirs, et pour une incidence fixe, la portance d'une aile augmentait selon une courbe continue avec la vitesse jusqu'au moment où l'on atteignait Mach 1 et puis à ce moment, il y avait discontinuïté et la portance augmentait brutalement. J'ignorais, par contre, totalement que le Cx atteignait un peak à M 1 pour redescendre ensuite.
Merci de m'avoir informé.

[Aroll]

Rerebonjour,

Dans mes souvenirs, et pour une incidence fixe, la portance d'une aile augmentait selon une courbe continue avec la vitesse jusqu'au moment où l'on atteignait Mach 1 et puis à ce moment, il y avait discontinuïté et la portance augmentait brutalement.

Euuuh, je n'ai pas le temps de faire des recherches pour te trouver les liens ad hoc, mais à mon sens c'est le contraire. En régime transsonique, et tandis que le coefficient de traînée augmente fortement, le coefficient de portance diminue!
Le régime transsonique n'est pas sans inconvénients il est de loin préférable de voler soit en subsonique, soit franchement en supersonique.

Amicalement, Alain

[Fistos]

Bonjour,
Je ne veux absolument pas abuser de ton temps; c'est déjà fantastique les info que tu m'as transmises. J'avais toutefois gardé le souvenir que la portance était beaucoup plus importante en supersonique et que pour cette raison, les avions destinés à voler en supersonique avaient une surface alaire plus petite.
Attendons, quelqu'un interviendra peut-être sur le post pour clarifier le sujet.
Bye
Fistos

[Aroll]

Bonjour,

Bonjour,
Je ne veux absolument pas abuser de ton temps; c'est déjà fantastique les info que tu m'as transmises. J'avais toutefois gardé le souvenir que la portance était beaucoup plus importante en supersonique et que pour cette raison, les avions destinés à voler en supersonique avaient une surface alaire plus petite.
Attendons, quelqu'un interviendra peut-être sur le post pour clarifier le sujet.

Tu sembles mélanger la portance globale, et le coefficient de portance qui n'est qu'un élément de la portance.
Tu sembles aussi mélanger le vol supersonique en général (donc aussi à mach2 par exemple) et la période transsonique.

La portance augmente comme le carré de la vitesse (L=1/2*rho*Cz*S*V²), il est donc normal qu'elle soit plus grande à plus haute vitesse, donc aussi en supersonique, par contre, le coefficient de portance diminue pendant le passage en transsonique ce qui provoque une diminution temporaire de la portance par rapport à ce qu'elle était juste avant.
Il y a plein de choses désagréables qui se passent pendant la période transsonique, c'est pour cette raison que l'on essaie de ne pas y rester trop longtemps, et que l'on recherche des systèmes ou des profils qui minimisent ces problèmes comme par exemple les ailes en flèche, les profils supercritiques.

Amicalement, Alain

[Fistos]

Bonsoir Alain,
OK, compris , merci
Fistos

[ph11]

Bonjour
Pour être précis, ce que je cherche ce sont des chiffres. Par exemple, je crois savoir qu'un F16 volant à l'altitude de 30.000 pieds à la vitesse de Mach 0.8 consomme environ 4,7 Lbs de fuel par km parcouru. J'aimerais savoir quelle serait sa consommation à la même altitude à la vitesse de Mach 1.3. Ceci n'est qu'un exemple.
D'une manière générale, je cherche donc deux chiffres de consommation pour un même avion, quel qu'il soit, pour pouvoir comparer une consommation en subsonique à une consommation en supersonique.

La difficulté dans ton problème, c'est qu'il faut distinguer deux choses: la vitesse et la poussée.

La poussée, c'est l'énergie que produit le moteur de l'avion qui permet d'augmenter la vitesse.

La vitesse s'obtient, bien sur, grâce à la poussée, mais aussi grâce au manque de résistance de l'air, au peu de vent, à la pente, l'angle d'attaque et la direction de l'avion.

Si tu es en post combustion à 110% de poussée, mais en manœuvrant et en montant, tu auras beaucoup de mal à garder la vitesse nécessaire à la portance de l'avion, qui est pour le F16, de 150 nautiques.

Si la poussée est au minimum, donc à 70%, que la trajectoire est rectiligne et descendante, tu dépasseras sans problème les 400 nautiques.