Décrochage aérodynamique : pourquoi ?

[Kiristi Madam]

Bonjour,

Est-ce qu'on connaît les raisons sous-jacentes de pourquoi on perd de la portance lors d'un décrochage aérodynamique sur une aile ?
Je veux dire, la raison principale de la portance, c'est que dû au profil de l'aile, l'air est poussé par le bas. L'effet de Bernouilli est assez négligeable dans la portance de l'avion (alors que c'est l'explication qu'on nous ressort toujours).
Ainsi, quant bien même l'air sur l'extrados ne collait plus à son profil (donc décrochage), quelle importance étant donné que c'est grâce à l'intrados qui pousse l'air par le bas que l'avion vole ?

Merci pour vos éclaircissements, K.
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[Dynamix]

Salut

que c'est grâce à l'intrados qui pousse l'air par le bas que l'avion vole ?

Faux !
C' est l' explication dite du "ricochet de Newton" .
En réalité la portance vient principalement de l' extrados . Presque exclusivement à faible incidence (L' histoire de 1/3 2/3 est inepte)
Ce qui n' empêche pas que les lois du mouvement de Newton , associées à l' effet Coanda expliquent bien la portance .

L'effet de Bernouilli est assez négligeable dans la portance de l'avion (alors que c'est l'explication qu'on nous ressort toujours).

Encore faux .
L' explication fausse faisant intervenir Bernoulli , c' est celle de l' extrados bombé et des filets d' air qui qui doivent se dépêcher pour arriver en même temps au bord de fuite .
Mais Bernoulli est incontournable dans la dynamique des fluides .

Le décrochage peut s' expliquer comme limite de l' effet Coanda .

[harmoniciste]

c'est grâce à l'intrados qui pousse l'air par le bas que l'avion vole

Bonjour,
Il n'y a pas que l'intrados qui dévie l'air vers le bas! L'air ne changeant pratiquement pas de volume sous l'effet des faibles variations de pression, il lui faut suivre aussi l'extrados et il est donc dévié vers le bas au moins autant par cette face.

[obi76]

Bonjour,

Le décrochage peut s' expliquer comme limite de l' effet Coanda .

je ne sais pas comment l'expliquer mieux

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

bonjour

Lorsque les filets d'air deccrochent du profil, l'effet Bernoulli disparait dans l'écoulement de l'air , la portance disparait.

maintenant il y a plusieurs effets qui contribuent à la portance, Bernoulli est l'un des effets majeur.

Remarque si la deviation du flux d'air vers le bas par l'intrados était l'effet majeur, le décrochage n'apparaitrait pas aux incidences élevées. La deviation des le bas du flux d'air peut être considéré comme contributif.

[Dynamix]

Remarque si la deviation du flux d'air vers le bas par l'intrados était l'effet majeur, le décrochage n'apparaitrait pas aux incidences élevées. La deviation des le bas du flux d'air peut être considéré comme contributif.

La déviation d' air vers le bas et Bernoulli sont deux explications différentes du phénomène qui ne se concurrencent pas .
Dans le premier cas , on compare la quantité de mouvement de l' air entrant et celle de l' air sortant sans se préoccuper de ce qui se passe entre deux .
Dans le second cas on regarde les pressions sur l' intrados et l' extrados qui découlent de l' accélération de l' air dans ces zones . Donc ce qui se passe entre le BA et le BF .
Le problème avec Bernoulli , c' est qu' il faut expliquer pourquoi l' air est accéléré .
Les deux sont satisfaisantes du point de vue explicatif , mais ne permettent pas de quantifier pas le phénomène .

[harmoniciste]

Lorsque les filets d'air decrochent du profil, la portance disparait.

La disparition de la portance après le décrochage fait partie des légendes tenaces. Le problème du décrochage n'est pas tant la perte de portance, que le brusque accroissement du coef. de trainée.
Par exemple le coef. de portance maxi d'un profil NACA 4412 atteint 1,3 en allongement infini, pour 13° d'angle d'attaque
Il descend à 0,9 pour 25° puis remonte à 1,2 pour 45° d'incidence. (voir page 45 http://www.nrel.gov/docs/legosti/old/2559.pdf )

[Kiristi Madam]

En réalité la portance vient principalement de l' extrados . Presque exclusivement à faible incidence (L' histoire de 1/3 2/3 est inepte)
Ce qui n' empêche pas que les lois du mouvement de Newton , associées à l' effet Coanda expliquent bien la portance .

Comment expliquer dans ce cas la portance des avions dont les ailes sont très minces, et les pales des hélicoptères ?

[calculair]

Dans le cas des ailes peu épaisses , la vitesse de vol est plus élevée.

Il en est de même pour les pales d'hélicoptère qui tournent assez vite

La portance depend du carré de la vitesse profil / air

[Dynamix]

Comment expliquer dans ce cas la portance des avions dont les ailes sont très minces, et les pales des hélicoptères ?

Le Cz ne dépend pas de l' épaisseur du profil , mais de la courbure de la ligne moyenne et de l' incidence .
A même incidence deux profils symétriques d' épaisseur différente (par exemple) ont le même Cz .
Pour varier la portance l' hélicoptère fait varier l' incidence de ses pales .

[calculair]

bonjour,

Si cela intéresse quelcun, je pourrai presebter un calcul très approximatif du coefficient Cz avec bernoulli.

La demonstration est surement très critiquable .

[coconet]

bonjour
si quelqu'un avait vraiment compris le théorème de Bernoulli, il pourrai nous expliquer tout cela !

[calculair]

Bonjour,

Voila une démonstration de la PORTANCE en utilisant le théorème de Bernoulli.

C'est une modélisation simplifiée. Elle mérite d'être affinée.

Cette démonstration illustre le principe.

Voir les pièces jointes

[harmoniciste]

Bonjour,
N'est-il pas étonnant que votre démonstration donne un Cz (coef. de portance) indépendant de l'angle d'attaque, au contraire de la réalité?

[calculair]

Bonjour,

Non ce n'est pas étonnant.

La demonstration est une simplification de la modélisation et qui ne tient pas compte de l'angle d'attaque.

Il est donc possible d'introduire ce paramètre. Cela va compliquer un peu le schéma présentant les paramètres D et L de ma démonstration.

Comme je l'ai dit on peut ajouter des paramètres pour affiner la modélisation. Je voulais simplement montrer le principe d'utilisation de Bernoulli dans l'estimation de la portance.

Bonjour,
N'est-il pas étonnant que votre démonstration donne un Cz (coef. de portance) indépendant de l'angle d'attaque, au contraire de la réalité?

[harmoniciste]

Je voulais simplement montrer le principe d'utilisation de Bernoulli dans l'estimation de la portance.

Votre démonstration donne un résultat nul pour toute surface plane d'épaisseur négligeable, quel que soit angle d'attaque. Elle nous prouve surtout que "Bernouilli" est ici très loin de son domaine d'application.

[calculair]

bonjour,

Ta remarque est bonne.

Dans cette configuration , il faut trouver une autre modélisation......

Apres tout dépend de la precision recherchée..... Si on veut un résultat précis, cela m'étonnerait que l'on puisse trouver une méthode faisable sur un bout de papier relativement simplement.

Il n'est d'ailleurs pas certain sur que les modèles sur ordinateur donnent des résultats avec une bonne approximation.

[Resartus]

Bonjour,
Il me semble que vous avez retrouvé le paradoxe de d'alembert (portance et trainées seraient nulles pour un fluide sans viscosité)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_de_D%27Alembert

Le site suivant récapitule l'ensemble des théories développées historiquement pour expliquer la portance. Toutes marchent "un peu", et on peut faire son marché et choisir celle qu'on préfère. Mais aucune n'explique tout, et les simulateurs ont encore de beaux jours devant eux...
http://www.lavionnaire.fr/TheorieFredMon.php

[calculair]

Les simulateurs appliquent les formules.....

Bonjour,
Il me semble que vous avez retrouvé le paradoxe de d'alembert (portance et trainées seraient nulles pour un fluide sans viscosité)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_de_D%27Alembert

Le site suivant récapitule l'ensemble des théories développées historiquement pour expliquer la portance. Toutes marchent "un peu", et on peut faire son marché et choisir celle qu'on préfère. Mais aucune n'explique tout, et les simulateurs ont encore de beaux jours devant eux...
http://www.lavionnaire.fr/TheorieFredMon.php

[Resartus]

Oups en effet. C'est soufflerie que je voulais écrire...

[calculair]

Bonjour

Je ne sais pas quelle précision on obtient quand on applique les formules de bases de l'aérodynamique.

Il semble que les résultats sont correctes.

L'experience montre que l'on a toujours besoin des souffleries..... Ce sont des installations importantes et donc chères.... Conclusion Cela doit être très utiles.

Oups en effet. C'est soufflerie que je voulais écrire...

[harmoniciste]

Les simulateurs modernes donnent de très bons résultats en 2D. Cà se gâte seulement quand l'écoulement devient fortement 3D. Ailes en flèche ou raccordements divers, par exemple.

[coconet]

bonjour

le paradoxe d'Alembert est-il toujours d'actualité? En effet le monde scientifique à découvert très récemment que les gaz extragalactiques accompagnent
notre galaxie dans son mouvement. Un solide en mouvement ne devrait-il pas lui aussi "partager "son mouvement avec un gaz(sa masse étant l'essentiel et non son éventuelle viscosité) qui l'entourerait? formant ainsi une couche limite(et ce mème avec un différentiel de vitesse nul entre l'objet et le gaz )

[Dynamix]

En effet le monde scientifique à découvert très récemment que les gaz extragalactiques accompagnent
notre galaxie dans son mouvement.

Quel rapport avec le sujet ?

[coconet]

bonsoir
l'intérêt de ma proposition est de comprendre mieux le théorème de Bernoulli. Ainsi la pression serait le résultat de l'interaction des molécules de gaz entre elles,alors que la "viscosité"(terme qui ne serait plus très adapté)serait le résultat d'une interaction entre le corps en déplacement et chaque atome ou molécule de gaz individuellement.
pour ce qui est du décrochage aérodynamique, je pense qu'il serait intéressant de parler du profil d'une aile en fonctionnement. En effet ,à l'aile = corps solide , il faudrait ajouter le fluide qui l'accompagne dans son déplacement. Si on regarde bien une aile en décrochage aérodynamique ,on voit que son profil"fonctionnel" est de type symétrique et en incidence inefficace pour avoir une portance. en effet une certaine quantité de fluide encombre la seconde partie de l'extrados.

[harmoniciste]

Si on regarde bien une aile en décrochage aérodynamique ,on voit que son profil"fonctionnel" est de type symétrique et en incidence inefficace pour avoir une portance.

Regardez mieux: Une aile décrochée sous 45° d'angle d'attaque porte encore très efficacement: http://www.nrel.gov/docs/legosti/old/2559.pdf .
Votre théorie ne cadre pas avec l'expérience.

[antek]

Regardez mieux: Une aile décrochée sous 45° d'angle d'attaque porte encore très efficacement . . .

Les forces sont mesurées à vitesse constante.
Nous avons simultanément augmentation de trainée et diminution de portance.
Pour éviter le décrochage "mécanique" sur un avion il faudrait augmenter la force de propulsion et son orientation.

[Amanuensis]

Regardez mieux: Une aile décrochée sous 45° d'angle d'attaque porte encore très efficacement: http://www.nrel.gov/docs/legosti/old/2559.pdf .
Votre théorie ne cadre pas avec l'expérience.

Le "pic" à 45° ne serait-il pas dû à l'effet de bélier? Car un modèle simpliste fait qu'on s'attend à ce qu'il soit proportionnel à sin alpha x cos alpha, le sin venant de la surface présentée à l'impact et le cos de la partie verticale de la normale à la surface. Cela donne un max à 45°, grossièrement compatible avec ce que montre les courbes.

Le décrochage est celui des filets d'air à l'extrados, annulant la portance par l'effet de traction de l'air par l'extrados, mais ne change rien à l'effet de bélier sur l'intrados.

Quand au côté "efficace", comme le dit antek, faut prendre en compte la traînée. À 45° elle est du même ordre que la portance, autant mettre les moteurs poussant verticalement, ça reviendra au même ou presque pour ce qui est de la tenue sur l'axe vertical!

[antek]

Le "pic" à 45° ne serait-il pas dû à l'effet de bélier ?

C'est quoi "effet de bélier" ?
On obtient la même forme de courbe pour une voile de bateau.

[Amanuensis]

C'est quoi "effet de bélier" ?

Le vent qui "percute" l'intrados, comme le fait un bélier sur une porte. L'effet principal sur un spi ou une voile carrée de drakkar en vent arrière... Ou encore l'effet du vent solaire sur une "voile solaire". Ou encore pour certaines turbines hydrauliques. Etc.

Simple effet mécanique (et non aérodynamique) qu'on obtiendrait aussi bien avec des balles de tennis lancées sur un plan en biais.

(Je tire ce vocubulaire de l'image derrière le "ramjet", dans un autre domaine technique. Doit y avoir un terme plus spécifique...)