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Aérodynamisme, portance, ...



  1. #1
    BioBen

    Aérodynamisme, portance, ...


    ------

    Bojnour à tous,
    Suite à ce fil :
    http://forums.futura-sciences.com/sh...328#post220328
    j'aimerai poser quelques questions générales sur le vol d'un avion et l'aérodynamisme.
    (je vais reprendre quelques questions que j'ai posté dans la partie TPE, puisqu'elle sont mieux placées ici).

    *Si l'on ne prend que Bernouilli en compte, la "force totale" exercée sur un avion en lopping devrait etre dirigée vers le bas donc il devrait tomber bien vite non ?

    J'ai essayé un logiciel de simulation (voir plus bas) avec une aile d'avion, à 392km/h (on peut pas faire plus),à 5000 m d'altitude, avec une aile incliné de 6° vers le haut, et d'épaisseur 10.2 (je vois pas l'unté...mais ca m'a l'air "normal"), et une aile de 20m² et je trouve un différence de pression entre le haut et le bas de 5 000 Pa (environ).
    Est-ce une valeur raisonnable ?
    L'ai en dessous de l'aile va à 390km/h, eet en haut à 529km/h

    Pour ceux que ca interesse l'équation de la portance d'un avion :

    Avec :
    C = constante de portance qui dépend de l'avion
    = masse volumique de l'air.
    v = vitesse de l'air.
    A = surface de l'aile.

    *Est-il possible d'expliquer le phénomène de décorchage ("stall" pour ceux qui jouent à flight sim) en utilisant juste l'explication de Bernouilli ? Il me semble bien que non.

    Sur la portance (et qui confirme bien les dires de Evil.Saien dans la partie TPE) : http://fr.wikipedia.org/wiki/Portance
    Sur le décrochage :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9crochage
    Pour ceux qu'ils veulent simuler un peu : http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/foil2.html

    L'explication commune ne reposant que sur la loi de Bernouilli semble donc vraiment très loin de la réalité...

    Merci d'avance

    -----
    Dernière modification par BioBen ; 04/03/2005 à 17h31.

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  3. #2
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    [QUOTE=BioBen]Bojnour à tous,


    *Si l'on ne prend que Bernouilli en compte, la "force totale" exercée sur un avion en lopping devrait etre dirigée vers le bas donc il devrait tomber bien vite non ?

    [QUOTE]

    Lorsqu'on effectue un loopping, l'accélération centripète produit une force centrifuge qui est dirigé vers le haut. Il peut donc y avoir un équilibre mécanique, enfin il me semble... Qu'en penses tu?
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  4. #3
    BioBen

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Lorsqu'on effectue un loopping, l'accélération centripète produit une force centrifuge qui est dirigé vers le haut. Il peut donc y avoir un équilibre mécanique, enfin il me semble... Qu'en penses tu?
    C'est possible, mais l'avion peut rester en position "looping" pendant pas mal de temps....non ? Cette explication ne serait alors bonne que pendant un instant très court.
    Dernière modification par BioBen ; 04/03/2005 à 17h38.

  5. #4
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Citation Envoyé par BioBen


    J'ai essayé un logiciel de simulation (voir plus bas) avec une aile d'avion, à 392km/h (on peut pas faire plus),à 5000 m d'altitude, avec une aile incliné de 6° vers le haut, et d'épaisseur 10.2 (je vois pas l'unté...mais ca m'a l'air "normal"), et une aile de 20m² et je trouve un différence de pression entre le haut et le bas de 5 000 Pa (environ).
    Est-ce une valeur raisonnable ?
    L'ai en dessous de l'aile va à 390km/h, eet en haut à 529km/h

    5000 Pa ca fait une force exercée sur l'avion de 5000x20=100 000 N cette force correspond à un poids de 100 000/10=10 000 kg =10T

    donc 5000 Pa, cela me parait raisonnable!
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  6. #5
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Citation Envoyé par BioBen
    C'est possible, mais l'avion peut rester en position "looping" pendant pas mal de temps....non ? Cette explication ne serait alors bonne que pendant un instant très court.
    ah Tu parles du vol inversé alors!!

    Alors attend que je réflechisse....c'est une bonne question...A mon avis
    en vole inversé, les volets sont dans la position inversée et donc tu as toujours une force vers le haut....Je vais me renseigner et je reviens..
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Tiens j'ai trouvé ce lien
    http://pierre.rondel.free.fr/portance.htm

    En fait il semble que Bernoulli n'explique pas le vol inversé. Il apparait qu'il y a d'autre source à la portance que celle de Bernoulli
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

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  10. #7
    BioBen

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    En fait il semble que Bernoulli n'explique pas le vol inversé. Il apparait qu'il y a d'autre source à la portance que celle de Bernoulli
    Ok donc Bernouilli ne peut pas expliquer le vol inversé (je le suppoisais fortment dans mon premier message, mais c'est donc bien le cas).
    Dans ce cas la quelle foce s'applique ?
    Sur les différents sites que l'on m'a conseillés, et d'après les messages lus dans la partie TPE/TIPE, la loi de Bernouilli n'a qu'un role mineur, la force de NEwton étant la plus importante :
    http://travel.howstuffworks.com/airplane7.htm par exemple.
    Mais voilà, je ne vois toujours pas comment expliquer le vol inversé !

    Je viens de lire ça :
    Un avion vole sur le dos. L'explication physique n'a pas de problème avec cela. l'avion ajuste son angle d'attaque pour obtenir la portance nécessaire. L'explication populaire implique que le vol inversé est impossible.

    Comme nous pouvons le voir, l'explication populaire, qui se concentre sur la forme de l'aile, peut contenter certains mais ne fourni pas les outils pour réellement comprendre le vol. La description physique de la portance est simple à comprendre et est beaucoup plus efficace.
    Dernière modification par BioBen ; 04/03/2005 à 18h00.

  11. #8
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Citation Envoyé par BioBen

    Dans ce cas la quelle foce s'applique ?
    En fait la troisième loi de newton c'est la conservation de la quantité de mouvement.

    Exemple: Quand tu tires au fusil tu es soumi à une force de recul, tandis que la balle avance dans l'autre sens pour atteindre la cible.

    Dans le cas de l'avion l'air qui est dévié par l'aile communique cède une partie de sa quantité de mouvement à celle ci, ce qui correspond à une force vers le haut.

    Un autre exemple: Quand tu joues à la pétanque, et que tu tires sur une boule immobile, le choc entre la boule que tu lances et celle qui est sur le sol provoque la mise en mouvement de la boule sur laquelle tu as tiré. Ici Le choc entre l'air et l'aile proque une mise en mouvement de l'aile vers le haut (une force vers le haut)

    Enfin voilà, je ne sais pas si mes exemple sont trés clairs mais tu as au loins l'idée
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  12. #9
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Citation Envoyé par BioBen
    Mais voilà, je ne vois toujours pas comment expliquer le vol inversé !
    Tiens voilà un schéma fait maison pas top mais bon...

    En lorsque l'avion passe en vol inversé l'orientation de l'aire par rapport à l'horizontal (angle d'attaque positif) permet tourjour d'avoir une force F dirigée vers le haut (portante positive).

    lorsque l'angle d'attaque et négative l'avion est soumi à une force dirigée vers le bas donc il descent.
    Images attachées Images attachées
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  13. #10
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Excuse j'ai fait des fautes de frappe dans mon message précédent

    Tiens voilà un schéma fait maison pas top mais bon...
    Lorsque l'avion passe en vol inversé l'orientation de l'aile par rapport à l'horizontal (angle d'attaque positif) permet toujour d'avoir une force F dirigée vers le haut (portante positive).

    lorsque l'angle d'attaque est négative l'avion est soumi à une force dirigée vers le bas donc il descent.
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  14. #11
    BioBen

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Ok merci pour ces explications et ces schémas (c'est bon la qte de mouvement je connais je suis en fac de physique).
    Mais alors pour le vol retourné, il faut que le pilote modifie l'angle des ailes de son avion non ? Car si à l'endroit l'angle est, disons , alors quand l'avions va se retourné l'angle sera toujours mais du mauvais coté de l'aile.
    J'ai repris tes schémas pour te montrer mieux (désolé pour la taille) :
    Qu'en penses tu ?
    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par BioBen ; 04/03/2005 à 18h52.

  15. #12
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Citation Envoyé par BioBen
    Ok merci pour ces explications et ces schémas (c'est bon la qte de mouvement je connais je suis en fac de physique).
    Mais alors pour le vol retourné, il faut que le pilote modifie l'angle des ailes de son avion non ? Car si à l'endroit l'angle est, disons , alors quand l'avions va se retourné l'angle sera toujours mais du mauvais coté de l'aile.
    J'ai repris tes schémas pour te montrer mieux (désolé pour la taille) :
    Qu'en penses tu ?

    Les ailes sont solidaires de la carlingue.
    Si le nez de l'appareil pointe vers le haut l'angle d'attaque est positive et la portance aussi. Par contre si le nez de l'appareil pointe vers le bas la portance est négative. C'est l'orientation de l'appareil tout entier qui défini l'angle d'attaque. Cette orientation se modifie grace aux volets que tu peux déplacé avec le manche
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

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  17. #13
    BioBen

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    OK c'est bon j'ai vu ou je me trompais, j'avais tout faux
    Merci en tout cas.

  18. #14
    Rodeon

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Citation Envoyé par BioBen
    OK c'est bon j'ai vu ou je me trompais, j'avais tout faux
    Merci en tout cas.
    Tiens encore un schéma. J'ai exagéré les angles d'attaque pour mieux les voir
    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par Rodeon ; 04/03/2005 à 19h10. Motif: énorme faute de
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  19. #15
    BioBen

    Re : Aérodynamisme, portance, ...

    Oui merci beaucoup, c'est exactement ce que je viens de visualiser mentalement.
    Je sais pas spourquoi je le visualisais à l'envers avant , doù mon incompréhension. L'angle d'attque est toujours positif tant que le nez de l'avion pointe du bon coté.

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