Drôle d'hélicoptère : vole-t-il?

[EspritTordu]

Bonjour,

Un hélicoptère vole car il crée une dépression au dessus de lui et rejette l'air accéléré en dessous, cédant par là une quantité de mouvement à l'instar des fusées et selon le principe de réaction de Newton, cela permet à l'engin de se déplacer sans prendre appui sur le sol (bien que cet effet soit bénéfique aussi pour l'hélicoptère à son décollage je crois).

Maintenant que ce passe-t-il dans le système suivant :

Le dit système crée toujours une dépression au dessus de lui avec une solution d'aspiration de masse ou en mettant l'air en mouvement (puisque selon l'effet Venturi le fluide en mouvement à moins de pression). Mais cette fois, l'air n'est pas rejeté aussi simplement que dans un hélicoptère, mais il est guidé pour n'être émis qu'à l'horizontal (et non plus à la verticale) de manière égale à gauche et à droite, compensant ainsi, me semble-t-il, tout déplacement dû à l'éjection du gaz.
L'engin s'élévera-t-il?
Je le vois comme cela : dans l'idéal les flux d'air sont strito-sensus égaux, donc ils s'annulent continuement, ce qui permet de les oublier dans un premier temps. Mais la dépression, elle, crée un gradient de pression entre le sommet de l'engin, et le bas fond de la machine qui est toujours soumis à la pression environnante, disons la pression atmosphérique si on est dans l'air. Donc le système, d'une manière similaire à la poussée d'Archimède, aurait tendance à grimper au ciel tout en étant très stable dans la mesure où les flux éjectés compenseraient tout de même, tous les efforts horizontaux éventuels de déplacement latéral.

Finalement ne serait-ce pas fabriquer artificiellement de la poussée d'Archimède?

Quel est l'intéret d'un tel système par rapport à l'approche de celui de l'hélicoptère?

Qu'en pensez-vous?

Merci d'avance.
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[obi76]

Ben une dépression tire, les surpression poussent (pour faire simple).
Le rendement d'un appareil produisant un flux d'air à l'horizontal sera moindre étant donné que des 2 phénomènes (dépression au dessus, surpression en dessous), tu n'en a plus qu'un... mais si le rotor est suffisamment puissant ça devrai marcher quand même.

Cordialement

[pmdec]

Bonjour,

Intéressante question !

Perso, je ne suis pas d'accord avec :

.../... cela permet à l'engin de se déplacer sans prendre appui sur le sol .../...

A mon avis, la totalité du poids de l'hélico se retrouve au sol sous forme de pression. Il y a eu de nombreuses discussions jamais terminées sur ce sujet (vol des avions and Co). Un des problèmes est de "visualiser" comment se répartit cette surpression au sol (équivalente à un mât qui supporterait l'hélico) et/ou une dépression "vers le haut", comme si l'hélico était suspendu à un fil "s'appuyant" sur les hautes couches de l'atmosphère ... Cette dernière ne pouvant que générer aussi une surpression "au loin".

Dans ton idée :

.../... Le dit système crée toujours une dépression au dessus de lui avec une solution d'aspiration de masse ou en mettant l'air en mouvement (puisque selon l'effet Venturi le fluide en mouvement à moins de pression). Mais cette fois, l'air n'est pas rejeté aussi simplement que dans un hélicoptère, mais il est guidé pour n'être émis qu'à l'horizontal (et non plus à la verticale) de manière égale à gauche et à droite, compensant ainsi, me semble-t-il, tout déplacement dû à l'éjection du gaz.../...

D'abord, il y a le problème du recyclage accéléré : une partie de l'air "horizontal" est immédiatement réaspiré par le rotor, "plus vite" que s'il est envoyé vers le bas).
Mais il faudrait aussi "démêler" transfert de masse et pression : ton jet annulaire horizontal (c'est bien ça ?) diffuse obligatoirement dans toutes les directions, y compris vers le bas ... bref, la pression de l'air diminue au-dessus du rotor, mais augmente à l'extérieur du cylindre virtuel qui contient le rotor.

Put***, qu'est-ce qu'on peut raconter comme bêtises ... Allez ! Tant pis, je poste quand même !

Cordialement,
PM

[mbochud]

Bonjour,
En principe ca fonctionne mais le rendement sera très mauvais. Les jets latéraux consomme beaucoup de puissance pour très peu de portance.

[A voir en vidéo sur Futura]

[EspritTordu]

A mon avis, la totalité du poids de l'hélico se retrouve au sol sous forme de pression. Il y a eu de nombreuses discussions jamais terminées sur ce sujet (vol des avions and Co). Un des problèmes est de "visualiser" comment se répartit cette surpression au sol (équivalente à un mât qui supporterait l'hélico) et/ou une dépression "vers le haut", comme si l'hélico était suspendu à un fil "s'appuyant" sur les hautes couches de l'atmosphère ... Cette dernière ne pouvant que générer aussi une surpression "au loin".

Pardonnez-moi, mais j'avoue ne pas avoir vraiment compris ce que vous dîtes!

D'abord, il y a le problème du recyclage accéléré : une partie de l'air "horizontal" est immédiatement réaspiré par le rotor, "plus vite" que s'il est envoyé vers le bas).
Mais il faudrait aussi "démêler" transfert de masse et pression : ton jet annulaire horizontal (c'est bien ça ?) diffuse obligatoirement dans toutes les directions, y compris vers le bas ... bref, la pression de l'air diminue au-dessus du rotor, mais augmente à l'extérieur du cylindre virtuel qui contient le rotor.

Le "recyclage accéléré" est-il vraiment intéressant? n'est-il pas plutôt contraigant? contraignant l'engin à aller vers le bas?
Pourquoi une partie des flux d'air, effectivement répartis de manière annulaire, vont-ils vers le bas pour vous?
C'est juste, la pression augmente dans un cylindre enveloppant l'engin, cela crée une sorte de gaine, non?

J'ai un doute aussi sur le décollage : le fait de créer une dépression seulement pose le problème suivant qui fait que le système en question diffère d'une poussée d'Archimède. En effet, lorsque la dépression est créée qui de l'engin ou de l'air au-dessus prendra la place? Ne serait-ce pas fifty-fifty et en plus modéré par les masses de l'air pour l'un et de l'engin pour l'autre? C'est-à-dire que aurait tout intérêt à ce que l'engin soit le plus léger possible(1kg/m3 je crois!), de même masse volumique que l'air sinon l'air au-dessus sera le premier à se déplacer et à boucher la dépression et finalement l'engin restera cloué au sol! Peut-être vibrera-t-il dans le meilleur des cas? Qu'en pensez-vous?

[invitea3eb043e]

Maintenant que ce passe-t-il dans le système suivant :

Le dit système crée toujours une dépression au dessus de lui avec une solution d'aspiration de masse ou en mettant l'air en mouvement (puisque selon l'effet Venturi le fluide en mouvement à moins de pression). Mais cette fois, l'air n'est pas rejeté aussi simplement que dans un hélicoptère, mais il est guidé pour n'être émis qu'à l'horizontal (et non plus à la verticale) de manière égale à gauche et à droite, compensant ainsi, me semble-t-il, tout déplacement dû à l'éjection du gaz.
L'engin s'élévera-t-il?

La réponse est : non !
On peut dire que les pales donnent à l'air aspiré une quantité de mouvement MV vers le bas. La quantité de mouvement transférée chaque seconde est égale à la portée (force versle haut).
Si on rejette les gaz vers le côté, il n'y a pas de quantité de mouvement transférée et pas de force.
On peut aussi voir les choses en disant que l'air qui s'incurve va pousser sur les déflecteurs vers le bas et que cela va compenser exactement la poussée générée par l'aspiration en haut.

[EspritTordu]

Oui c'est vrai, mais ce qui pousserait l'engin, ce ne sont pas les flux d'air annulaires envoyés à l'horizontale, mais l'air qui est sous l'engin (qui doit être sur un trépied), non?

[EspritTordu]

Oui c'est vrai, mais ce qui pousserait l'engin, ce ne sont pas les flux d'air annulaires envoyés à l'horizontale, mais l'air qui est sous l'engin (qui doit être sur un trépied), non?

[invitea3eb043e]

L'air sous l'engin est au repos, il ne poussera rien !

[mbochud]

"Si on rejette les gaz vers le côté, il n'y a pas de quantité de mouvement transférée et pas de force". (Jeanpaul)


Il faut effectivement raisonner en termes de variation de quantité de mouvement global sur l’axe vertical.
Sur le dessus il faut une hélice qui pousse l’air par en bas et ensuite sur les cotés.
Étant donné la symétrie, la variation de quantité de mouvement global sur l’axe horizontal est nulle.
Les molécules qui frappent le dessus des pales de l’hélice axiale ont une composante de vitesse verticale relative à la surface des pales plus faible que celles des molécules qui frappent le dessous de l’engin.
La variation de quantité de mouvement vers le bas du dessus (vitesse relatives aux pales) est donc un peu plus faible que celle du dessous.
Le rendement ne doit pas être très bon!

[EspritTordu]

L'air sous l'engin est au repos, il ne poussera rien !

L'air en dessous est à 1bar tout de même,non?

[invitea3eb043e]

Oui, et ça ne suffit pas à compenser l'effort vers le bas sur les déviateurs de flux.

[invite20ae9842]

Bonjour,

L'air en dessous est à 1bar tout de même,non?

Oui, et c'est d'ailleurs la différence de pression entre le dessous (à un bar) et le dessus (à une pression plus faible à cause de l'aspiration) qui produit une force orientée vers le haut. Cette force est exactement égale et de sens contraire à celle exercée par le flux descendant sur les déflecteurs, c'est une obligation due au principe de conservation de la quantité de mouvement. Les deux forces étant de même intensité et de sens contraire, elles s'annulent mutuellement et le bilan des forces est nul; l'hélico ne décolle pas.
Vous ne pouvez pas tout à la fois attribuer une force de traction à la zone de dépression, et en même temps rajouter une force de poussée dans la zone de pression "normale", ce serait utiliser deux fois la même force.....Il existe une force due à la différence de pression, elle s'applique une seule fois.
Amicalement, Alain

[EspritTordu]

Que se passe-t-il si alors au lieu du flux aspirant pour créer la dépression, on met le fluide en mouvement circulaire, on lui donne une vitesse circulaire? Selon l'effet Venturi, la vitesse diminue aussi la pression, on se retrouve avec à nouveau une dépression et un gradient de pression sur l'ensemble de l'engin, non?

[invite20ae9842]

Bonjour,

Que se passe-t-il si alors au lieu du flux aspirant pour créer la dépression, on met le fluide en mouvement circulaire, on lui donne une vitesse circulaire? Selon l'effet Venturi, la vitesse diminue aussi la pression, on se retrouve avec à nouveau une dépression et un gradient de pression sur l'ensemble de l'engin, non?

Le mouvement circulaire entraîne l'apparition d'une force centrifuge qui chasse l'air vers l'extérieur du système. A partir de là, on a deux possibilités:
1) L'air est évacué latéralement en permanence, et remplacé par un flux d'air venant d'en haut (le système ressemble donc à une pompe centrifuge) et le résultat sera exactement le même qu'avec le système précédent (avec le rotor).
2) L'air ne peut s'évacuer latéralement car il reste bloqué dans une enceinte fermée et, dans ce cas, la pression sur la paroi supérieure de l'enceinte équilibre exactement la pression sur la paroi inférieure.
Remarque: s'il n'y a pas de paroi supérieure, donc juste un bord relevé,le flux sera renvoyé vers le haut, entraînant l'apparition d'une force vers le bas, annulant aussi la portance.
En général, et pour éviter de se tromper, la première chose à respecter est celle-ci:
Toute portance doit s'accompagner d'une modification de la composante verticale de la quantité de mouvement.
Amicalement, Alain

[EspritTordu]

Oui, et ça ne suffit pas à compenser l'effort vers le bas sur les déviateurs de flux.

Je reviens sur mes déflecteurs : lors du choc, considéré élastique pour simplifier, seulement la moitié de la quantité de mouvement, acquise par les flux, exercent une force vers le bas ; donc il y a bien une différence de force verticale, légère certainement, non?

L'image de la pompe centrifuge centrale illustre bien ce que veux dire par mettre en mouvement circulaire le fluide. Mais il vrai qu'une enceinte est nécessaire pour avoir une trajectoire du flux tangentielle et non pas radiale.

2) L'air ne peut s'évacuer latéralement car il reste bloqué dans une enceinte fermée et, dans ce cas, la pression sur la paroi supérieure de l'enceinte équilibre exactement la pression sur la paroi inférieure.

J'ai du mal à me faire à cette idée : en effet, pour moi, si le flux circulaire forme un anneau parfait, avec une certaine épaisseur, le centre de l'anneau, où l'air se fait plus rare car il a été aspiré dans l'anneau, il doit se former un vide. La somme de la dépression de l'anneau en raison du fluide mis en mouvement, plus le trou : il ya bien un gradient entre la pression exercée sur l'ensemble de la paroi supérieure, et la paroie inférieure (mobile nécessairement : ce n'est pas un ballon), non?

[invite20ae9842]

Bonjour,

Je reviens sur mes déflecteurs : lors du choc, considéré élastique pour simplifier, seulement la moitié de la quantité de mouvement, acquise par les flux, exercent une force vers le bas ; donc il y a bien une différence de force verticale, légère certainement, non?

Le flux d'air arrive verticalement de haut en bas, il a donc une quantité de mouvement dans le sens vertical non nulle; le flux quitte le système selon une orientation strictement horizontale, sa quantité de mouvement dans le sens vertical est donc désormais nulle. Conclusion TOUTE la quantité de mouvement dans le sens vertical a été cédée, et il en résulte une force vers le bas exactement égale à celle qu'il a fallu pour accélérer le flux au départ donc exactement égale à la force vers le haut, c'est obligatoire, c'est une question de respect élémentaire des principes physiques.

L'image de la pompe centrifuge centrale illustre bien ce que veux dire par mettre en mouvement circulaire le fluide. Mais il vrai qu'une enceinte est nécessaire pour avoir une trajectoire du flux tangentielle et non pas radiale.

S'il éxiste une enceinte fermée, l'air ne pouvant s'échapper s'y accumulera sous une pression de plus en plus élevée (et de valeur égale sur les parois supérieure et inférieure de l'enceinte) jusqu'à ce que la pompe ne sois plus en mesure d'aspirer quoique ce soit.
Le fait que l'air soit en mouvement provoque une baisse de la pression statique par rapport à sa valeur au repos, mais cette même pression statique est augmentée par l'action de la pompe dans l'enceinte fermée, et de toute façon, la pression s'exerce pareillement sur le haut et sur le bas de l'enceinte.

J'ai du mal à me faire à cette idée

Tant pis, cela ne change rien aux faits.

en effet, pour moi, si le flux circulaire forme un anneau parfait, avec une certaine épaisseur, le centre de l'anneau, où l'air se fait plus rare car il a été aspiré dans l'anneau, il doit se former un vide.

Non, si l'air ne peut s'échapper, la pompe ne pourra pas continuer à créer une dépression, elle va "pédaler dans la semoule". L'air qui arrivera dans la turbine de la pompe (centre de l'anneau) ne pourra en ressortir du fait de la contre-pression exercée par l'air précédemment accumulé dans l'enceinte fermée, et il n'y aura plus de dépression.

La somme de la dépression de l'anneau en raison du fluide mis en mouvement, plus le trou : il ya bien un gradient entre la pression exercée sur l'ensemble de la paroi supérieure, et la paroie inférieure (mobile nécessairement : ce n'est pas un ballon)

Il n'y a pas de dépression dans l'anneau, ce serait même plutôt le contraire parce que c'est une enceinte fermée alimentée par une pompe, et la diminution de pression statique due au mouvement concerne de la même manière les deux faces de l'anneau, donc aussi bien la paroi supérieure que la paroi inférieure de l'enceinte. De plus il n'y a pas non plus de "trou" au sens forte dépression centrale dès lors que la pompe n'aspire plus.

non?

Non.
Amicalement, Alain

[EspritTordu]

Merci .