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Aéro : facteur de charge...



  1. #1
    Flyna

    Question Aéro : facteur de charge...


    ------

    Bonjour !

    J'ai passé le Brevet d'Initiation à l'Aéronautique l'année dernière et il y a un point qui me paraît bizarre : le facteur de charge n qu'un avion subit qd il est en virage s'exprime 1/cos x , (x étant l'angle d'inclinaison)

    Donc cos90 est une valeur interdite...

    Est-ce que cela signifie qu'il n'existe aucun facteur de charge pour un avion en virage à 90 ° ?
    Ou bien c'est une exception ?

    Bref, si qqn pouvait m'éclairer sur ce point...
    Merci !

    -----

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  3. #2
    mr green genes

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Salut,

    j'y connais rien en aéronautique mais ça doit vouloir dire que l'avion est pas stable si il est en virage à 90°

    enfin je pense ...

  4. #3
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Je n'y connais pas grand chose non plus mais d'après la formule ce facteur représente l'accélération dans l'axe "vertical" de l'avion lors d'un virage par inclinaison (et non par le machin arrière), soit le rapport entre cette accélération et la gravité. Cela suppose aussi à altitude égale.

    90° degrés est une impossibilté physique pour un état permanent.
    Parce que l'avion n'a plus de portance verticale donc il perd de l'altitude.
    Parce que la force centrifuge doit être théoriquement infinie, donc un rayon de braquage infiniment petit ou une vitesse infiniment grande.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  5. #4
    Flyna

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par sitalgo Voir le message
    90° degrés est une impossibilté physique pour un état permanent.
    Parce que l'avion n'a plus de portance verticale donc il perd de l'altitude.

    Pourtant c'est tout à fait possible de faire voler un avion en virage à 90 °... Et il y a toujours les forces vericales poids/portance, sauf que la portance n'est plus assurée par les ailes mais par la dérive (même si ça vaut pas les ailes l'avion peut être stable qd même...)
    De toute façon il faut bien que l'avion subisse un facteur de charge, non ? Il ne peut pas ne pas y en avoir du tout (?)

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    "Pourtant c'est tout à fait possible de faire voler un avion en virage à 90 °"
    Et il y a toujours les forces vericales poids/portance"

    Pour un état permanent il faut alors que l'hélice (ou le réacteur) assure la portance comme un hélicoptère, avec l'avion de traviole. Les avions civils ne sont pas assez puissants pour le faire.
    Cependant un vol à 90° est possible pour quelques secondes sans perte d'altitude si le pilote a donné une impulsion vers le haut juste avant. Faut toujours tricher un peu.

    "sauf que la portance n'est plus assurée par les ailes mais par la dérive"

    C'est à mon avis très optimiste. Considère ne serait-ce que la surface.

    " De toute façon il faut bien que l'avion subisse un facteur de charge, non ? Il ne peut pas ne pas y en avoir du tout (?)"

    Si, dans un virage à plat avec la dérive. A ce moment les passagers ressentent la force centrifuge.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  8. #6
    Flyna

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Merci pour cette réponse !
    Donc si j'ai bien compris, les forces poids/portance sont remplacées par la force centrifuge ? Et donc il n'y a plus de facteur de charge ?

    Qu'en est il des virages dos ?
    Est ce que n se calcule simplement avec n = -1/cos x ?

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  10. #7
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Non, dans le cas qui nous intéresse, il y a toujours un facteur de charge qui est au minimum de 1.

    Pour comprendre le phénomène il faut représenter les vecteurs forces en présence. Quand l'avion vole droit, il n'y a que le poids (force verticale) de l'avion et n=1. Force sur les ailes = poids
    L'avion vire donc il y a apparition d'une force centrifuge (force horizontale), il y a 2 cas possibles.

    1) l'avion vire en s'inclinant, la résultante grav+centrif reste dans l'axe haut-bas de l'avion (mais pas vertical par rapport au sol). Les passagers ne ressentent pas la force centrifuge puisqu'il sont aussi inclinés d'un même angle, par contre ils se sentent plus lourds (de n fois). La force sur les ailes = poids.n avec n= 1/cos a.

    2) l'avion vire à plat, la résultante est la même que dans 1 (en force et incinaison) mais l'avion reste horizontal. Les passagers se sentent peser le même poids et sentent aussi la force centrifuge. Force sur les ailes = poids.n avec n= 1.

    "Qu'en est il des virages dos ?"
    Je suppose qu'ils sont remplacés par des virages windows.

    "Est ce que n se calcule simplement avec n = -1/cos x ?"
    Pas nécessaire, c'est un coef multiplicateur, c'est la force sur l'aile qui change de signe.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  11. #8
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Bonjour messieurs.

    Je constate qu'il vous manque quelques bases en aérodynamique et dans la compréhension des phénomènes de portance. Pas grave, faut bien apprendre...

    Une aile porte, avec une résultante vers le haut au centre de poussé (centre de portance si vous voulez, mais ce n'est pas le terme habituel) qui est lui même proche du centre de gravité de l'avion, lequel est toujour "un peu" devant pour des raisons de stabilité. Le stabilisateur horizontal (généralement à l'arrière) lui fourni une portance vers le bas pour équilibrer cette distance entre le centre de gravité (CG) et le centre de pousée (CP). CG devant CP => l'avion à tendance à mettre le nez vers le bas => le stab compense ceci en tirant l'arrière de l'avion vers le bas => l'ensemble est stable.

    Pour simplifier, on peut dire que la résultante de portance se fait au niveau du centre de gravité de l'avion. Poids de l'avion vers le bas, portance vers le haut de valeur exactement opposée.

    Une fois ceci compris, on comprend que en vol tranche, ce n'est pas la dérive de l'avion qui "porte" l'avion, mais la surface latérale du fuselage. La dérive est loin derrière le CG, comme le stabilisateur horizontal. La portance générée par la dérive n'a aucune chance de pouvoir avoir une résultante au niveau du centre de gravité !

    Par contre, la surface latérale du fuselage représente souvent plus de 50% de la surface de l'aile, ce qui est suffisant à vitesse haute et même moyenne pour fournir une portance suffisante à équilibrer le poid de l'avion.

    La forme latérale du fuselage propose une répartition des surfaces finalement assez proche de celle de l'aile autour du CG.

    Tous les avions de voltige dignes de ce nom savent voler sur la tranche de manière stabilisée, en ligne droite et altitude stable. Il est évident que l'aile ne fournit alors aucune portance. Comme l'avion est stable, le centre de gravité CG est devant le centre de pousée du fuselage (CP). Que ce passe t'il au niveau de la dérive ? Et bien on constate que le volet est braqué vers le haut ! La dérive tire alors l'arrière de l'avion vers le bas !

    Tout comme le stabilisateur horizontal tout à l'heure, le stabilisateur vertical (la dérive quoi !) équilibre la distance CG-CP du fuselage !

    La dérive ne porte pas l'avion ! Elle fait exactement le contraire... Les avions de voltige ont de grosses dérives non pas pour porter, mais pour l'efficacité et la maniabilité.

    Revenons à la question initiale une fois ces bases comprises.

    Avion à plat stabilisé : facteur de charge =1G
    Avion incliné à 60° : facteur de charge = 1/cos60 = 1/0.5 = 2G
    Avion incliné à 75.5° : environ 4 G
    Avion incliné à 85° : environ 11.5G !
    Avion incliné à 90° (tranche) : l'aile ne porte plus : le facteur de charge dépend alors uniquement du rayon de virage et de la vitesse de l'avion (accélération centrifuge pure, mais resentie "vers le bas" par les passager de l'avion qui sont eux aussi à 90° de la gravité terrestre).

    Par contre du point de vue du fuselage, inclinaison à 90° = portance pure du fuselage = 1G !!! C'est ce qui tient l'avion en l'air...

    A noter que cette formule de calcul ne fonctionne que si l'altitude est rigoureusement constante pendant la manoeuvre ! Sitalgo, tu propose des tricheries qui marchent, mais qui nous font sortir de ce postulat...

    Il est très rare qu'un virage sur la tranche exactement se fasse à altitude constante ! Regardez bien les avions en meeting, quand ils font un virage tranche à altitude constante, en fait ils ne sont pas vraiment à 90°, mais un peu moins... Et si ils sont vraiment pile à 90°, alors on constate que le fuselage a de l'incidence, l'arrière un peu plus bas que le nez...

    Sur le dos, c'est exactement la même chose ! La portance équilibre le poids. Vol dos stabilisé, à plat, altitude constante = 1G. Mais comme le pilote à la tête en bas, il voit -1G

    Virage à 60° : facteur de charge = 1/cos60° = 2G mais comme on est sur le dos = -2G !

    La formule est bien : Facteur de charge = -(1/cos x)

    Dernière chose : pourquoi l'avion prend un facteur de charge ?

    Vol stabilisé, altitude constante : le poid P de l'avion est équilibré par 100% de la surface de l'aile S

    Virage incliné à x=60° : le même poid P de l'avion doit être équilibré par une surface d'aile projetée à l'horizontale moindre.
    surface projetée = S*(1/cosx). Tient tient, bizarre...

    60° donc surface projetée = S/2 ! 50% de la surface de l'aile...

    On comprend alors que l'aile doit porter deux fois plus pour que la résultante verticale de cette portance équilibre le poids de l'avion.

    75.5° => S projetée = S/4 => 25% de la surface de l'aile => il faut porter 4x plus => 4G

    Dont 1G pour tenir l'avion à altitude constante, et 3G de force centrifuge => l'avion est en virage !

    J'espère être clair et pas trop long...
    Ha non, là, je suis long...
    Sorry...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  12. #9
    Flyna

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Bonsoir!

    Merci pour cette réponse détaillée! Tout ça me paraît déja bien plus clair !
    Alors si j'ai bien compris, le facteur de charge vient du fait qu' en virage la surface portante diminue, il faut donc augmenter la portance, donc c'est aussi ce qu'on appelle le "poids apparent" qui augmente...non ?
    Sinon il y a encore 2-3 choses...

    Citation Envoyé par jeanmiy Voir le message
    Avion incliné à 85° : environ 11.5G !
    Avion incliné à 90° (tranche) : l'aile ne porte plus : le facteur de charge dépend alors uniquement du rayon de virage et de la vitesse de l'avion (accélération centrifuge pure, mais resentie "vers le bas" par les passager de l'avion qui sont eux aussi à 90° de la gravité terrestre).
    En virage à 90°, finalement on fait comment pour calculer n, en tenant compte du rayon du virage et de la vitesse ?

    Mais 11.5G c'est énorme pour "juste un virage à 85" !!!(et -11,5 en dos j'imagine même pas !) Pourtant même les avions de voltige ne sont souvent pas construits pour supporter plus de +8 ou 9G ! (Même sur seulement qq secondes !)

    Une dernière question : comment se fait-il que n<1 quand l'avion est en montée ou en descente ? Est-ce que c'est aussi une histoire de surface ? Est-ce qu'il y a une formule pour le calculer ds ce cas là ?

    Bon allez j'arrête avec mes questions...

  13. #10
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    "Sitalgo, tu propose des tricheries qui marchent, mais qui nous font sortir de ce postulat..."

    Je n'avais pas pensé à la portance du fuselage...
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  14. #11
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par Flyna Voir le message
    Bonsoir!

    Merci pour cette réponse détaillée! Tout ça me paraît déja bien plus clair !
    Alors si j'ai bien compris, le facteur de charge vient du fait qu' en virage la surface portante diminue, il faut donc augmenter la portance, donc c'est aussi ce qu'on appelle le "poids apparent" qui augmente...non ?
    Sinon il y a encore 2-3 choses...



    En virage à 90°, finalement on fait comment pour calculer n, en tenant compte du rayon du virage et de la vitesse ?

    Mais 11.5G c'est énorme pour "juste un virage à 85" !!!(et -11,5 en dos j'imagine même pas !) Pourtant même les avions de voltige ne sont souvent pas construits pour supporter plus de +8 ou 9G ! (Même sur seulement qq secondes !)

    Une dernière question : comment se fait-il que n<1 quand l'avion est en montée ou en descente ? Est-ce que c'est aussi une histoire de surface ? Est-ce qu'il y a une formule pour le calculer ds ce cas là ?

    Bon allez j'arrête avec mes questions...

    L'accélération se calcule assez simplement par une simple formule que j'ai apprise il y a un bout, et que donc j'ai un peu oublié...

    C'est quelque chose du genre A= V²/r avec V la vitesse sur trajectoire et R le rayon du virage. Cette formule marche pour la force centrifuge. Pour un looping, il faudra rajouter ou enlever la pesanteur terrestre suivant le sens de la trajectoire (vers le sol ou non)

    Le poid apparent, c'est le nombre de G. C'est juste une autre facon de le dire...

    Quand tu es en monté stabilisé, avec une trajectoire rectiligne à vitesse constante, tu es à 1G. Si tu étais à plat et que tu tire pour monter, tu subit une accélération en V²/r, avec V la vitesse de l'avion et r le rayon de courbure de la trajectoire qui va t'amener en montée stabilisé. Tu subit donc quelque chose >1G.

    Si tu pousse pour descendre, ce sera <1G. De même, à la fin de la montée stabilisée, tu pousse pour remettre à plat, donc <1G

    C'est de la physique Newtonienne de base : changement de trajectoire = changement d'accélération !

    Pour les avions de voltige et les jets, c'est surtout le pilote qui a du mal à supporter plus de 9G, donc ils évitent de trop serrer les virages...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  15. #12
    Flyna

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par jeanmiy Voir le message

    Quand tu es en monté stabilisé, avec une trajectoire rectiligne à vitesse constante, tu es à 1G. Si tu étais à plat et que tu tire pour monter, tu subit une accélération en V²/r, avec V la vitesse de l'avion et r le rayon de courbure de la trajectoire qui va t'amener en montée stabilisé. Tu subit donc quelque chose >1G.

    Si tu pousse pour descendre, ce sera <1G. De même, à la fin de la montée stabilisée, tu pousse pour remettre à plat, donc <1G
    En fait je parlais d'une montée rectiligne, sans arrondi, donc sans rayon de courbure. Et dans ce cas, que l'avion soit en montée ou en descente c'est pareil, je n est toujours inférieur à 1 , mais je ne comprends pas pourquoi (surtout pour la montée...) ?

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  17. #13
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par Flyna Voir le message
    En fait je parlais d'une montée rectiligne, sans arrondi, donc sans rayon de courbure. Et dans ce cas, que l'avion soit en montée ou en descente c'est pareil, je n est toujours inférieur à 1 , mais je ne comprends pas pourquoi (surtout pour la montée...) ?
    Non non non...

    Si ta trajectoire est rectiligne à vitesse constante, alors ton accélération est (nulle + attraction terrestre) donc = 1G

    C'est la base de la physique de newton !

    C'est uniquement dans les variations de trajectoires ou de vitesse que tu subits une accélération !

    Quand l'Airbus zéro G fait des vols simulant la gravité zéro, sa trajectoire est parabolique, pas linéaire !

    Par contre, en avion et en descente, si tu laisse ton avion accelérer, alors en effet tu as moins de 1G, mais la vitesse n'est plus constante... De même en montée, si tu laisses ton avion ralentir, tu vas également subir moins de 1G ! CQFD ?
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  18. #14
    Flyna

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par jeanmiy Voir le message
    Non non non...

    Si ta trajectoire est rectiligne à vitesse constante, alors ton accélération est (nulle + attraction terrestre) donc = 1G

    C'est la base de la physique de newton !

    C'est uniquement dans les variations de trajectoires ou de vitesse que tu subits une accélération !

    Quand l'Airbus zéro G fait des vols simulant la gravité zéro, sa trajectoire est parabolique, pas linéaire !

    Par contre, en avion et en descente, si tu laisse ton avion accelérer, alors en effet tu as moins de 1G, mais la vitesse n'est plus constante... De même en montée, si tu laisses ton avion ralentir, tu vas également subir moins de 1G ! CQFD ?

    Bon, je comprends ce que tu dis (et je dis pas le contraire), mais j'ai recherché sur plein de sites, ils affirment tous que "en montée rectiligne stabilisée, facteur de charge n = poids apparent / poids réel < 1 " (idem en descente) .

    Nulle part il n'est dit qu'il y a un changement de vitesse, ni accélération, ni ralentissement...alors ma question reste la même.

  19. #15
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Alors là, c'est moi qui comprend plus... Je n'arrive pas à m'imager pourquoi le poids apparent changerait !

    Si on prend en compte la variation de gravité avec l'altitude, en effet, le poid apparent peux changer. Mais franchement, dans un avion d'aéroclub, il est très rare que tu montes à 15000 mètres d'altitude...

    En effet, le "g" que l'on prend égal à 9.81 au niveau du sol, dépend (entre autre) de la distance au centre de gravité de la terre.

    Dans ce cas, cela veut dire que "ils" prennent en compte le poid réel au niveau du sol comme une constante, et le poids apparent corrigé en fonction de l'altitude ? Pas certain que ce soit juste dans le raisonnement...

    Au fait, tes sites, tu pourrais me passer les lien, je suis intrigué...

    Mais d'après newton : "Toute pomme qui tombe fait mal à la tête."
    Heu, non, pas celle là.

    Accélération nulle => vitesse constante => déplacement rectiligne stabilisé

    Accélération constante => variation de vitesse linéaire => déplacement circulaire stabilisé ou linéaire à accélération constante (hum...)

    Accélération linéaire => variation de vitesse "au carré" => déplacement par exemple virage parabolique qui se resserre.

    Mais bon, là, tu m'intrigue...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  20. #16
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    "facteur de charge n = poids apparent / poids réel < 1 "

    Ca, faut qu'on m'explique.
    Et puis c'est quoi la définition exacte du facteur de charge ?
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  21. #17
    Mamas

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Tout d'abord bonsoir a tous.

    Alors d'aprés ce que j'ai appris en mécanique du vol, Flyna a absolument raison le facteur de charge est inférieur a 1 en monté et en descende stabilisé(mouvement rectiligne uniforme).

    Le facteur de charge est le rapport de la portance sur le poids:

    N=RZ/P

    Rz=Portance
    P=Poids

    Cela veut donc dire que le poids et plus grand que la portance...il est vrai que cela peut paraitre étonnant mais si l'on regarde de plus pret les vecteurs et que l'on applique les lois de la statique:somme des forces=0(je ne parle pas des moments car cela ne nous intérése pas) on obtient a la fin que n=cos x avec x la pente de monté(angle entre l'horizontale et la trajectoire de l'avion). Demain je vous donne les explications pour arriver a un tel résultat car la je n'ai pas le temps de vous détaillez les calculs ainsi que le petit schéma qui va bien.

    Bonne soirée a vous!

  22. #18
    Mamas

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Voila l'explication avec le schéma: (Si vous n'etes pas d'accord ou si vous en comprenez pas, dite le moi)

    (Ce qui suit sont des relations vectoriels mais je ne sais pas comment marquer les flèches sur les lettres)

    Le point au milieu est le centre de gravité de l'avion.
    P=Poids
    Rz=Portance
    Rx=Trainée
    T=Trajectoire
    P est décomposé en Pz+Px

    L’équilibre des forces étant réalisé :

    P+Rz+T+Rx=0
    Or P=Pz+Px donc
    (Pz+Pz)+Rz+T+Rx=0
    (Pz+Rz)+(T+Px+Rx)=0

    Donc Pz+Rz=0 et T+Rx+Px=0

    Rz= -Pz et T=-(Rx+px)

    (A partir de la ce ne sont plus des vecteurs mais leur normes)

    Pour revenir au facteur de charge on sais que n=Rz/P or Rz=Pz donc n=Pz/P mais Pz/p=cos x

    On en déduit bien que n=cos x or cos x et inférieur a 1.

    En ce qui concerne la descente , si on refait les calculs on obtient a la fin les relation vectoriel suivantes : Rz= - Pz et que T+Px= -Rx

    Le facteur de charge est toujours : n=cos x

    Si l'on réfléchit un peut plus par intuition on s'aperçoit que finalement en montée le poids de l'avion équilibre bien la portance(composante Pz=Rz) mais le poids ajoute aussi de la trainée(Px).C'est Pour cela qu'en montée on est obligé de rajouter du moteur.
    En descente c'est l'inverse, le poids ajoute de la traction donc on réduit la puissance du moteur moteur. Dans les deux cas le poids reste plus grand que la portance.
    Pour revenir a ce que disait Jeanmiy, dans un mouvement rectiligne uniforme on a pas d'accélération mais ce n'est pas pour autant que le poids et égale a la portance. Il faut faire l'équilbre statique pour étudier les forces qui s'applique a l'avion.

    Voila, dite moi si c'est pas clair car je l'ai fait a la va vite.
    Images attachées Images attachées  

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  24. #19
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Je ne suis pas d'accord avec ce raisonnement, je pense qu'il y a une erreur de raisonnement dedans.

    Ou alors je n'est pas été convaincu...

    Donc Pz+Rz=0 et T+Rx+Px=0
    Non ! On ne peux pas dire "donc", on peux dire "Or"
    Rz= -Pz et T=-(Rx+px)
    Mais ceci reste juste.

    Pour revenir au facteur de charge on sais que n=Rz/P or Rz=Pz donc n=Pz/P mais Pz/p=cos x

    On en déduit bien que n=cos x or cos x et inférieur a 1.
    Le problème dans le raisonnement (pour moi) vient du regroupement de valeurs qui ne sont pas opposées.

    P n'est pas opposé à Rz, alors que Pz, lui, oui.

    n=Rz/P d'accord, mais le facteur de charge n se calcule dans le référentiel de l'avion ! Et non dans le référentiel terrestre

    Donc en montée, et en descente on a bien n=Rz/Pz=1 !!!

    Le passager de l'avion est dans le référentiel de l'avion !

    Par contre, un effet ressenti par le passager, c'est le changement de direction de g.

    Assis droit sur une chaise, tout son poids porte verticalement sur vos parties charnues, et rien dans le dossier.

    Si on incline la chaise en arrière, votre poid P se réparti (suivant cos x) entre l'assise du siège et le dossier. P=Pz+Px ! L'assise nous ressent plus léger, tandis que le dossier découvre notre présence.

    Quand la chaise à fait 90°, on pèse 0 sur l'assise, et P dans le dossier !

    C'est pour cela qu'en montée on pèse plus lourd dans le dossier (on ressent la montée) et en descente on est pendu dans les bretelles. Ca s'appelle du pilotage "aux fesses". Malgré ça, n=1...par rapport à l'avion.

    Auttre exemple : la montée (ou descente) verticale. tout le poids est compensée par la puissance moteur, et rien ne s'oppose à la portance donc. si on veut qu ela trajectoire soit rectiligne verticale, il faut que la portance soit nulle ! Rz=0 !!! La trajectoire étant rectiligne, il n'y a aucune accélération sur l'axe z et "nz"=0

    Par contre "nx"=1 si la vitesse est constante, et ne dépend que de la puissance moteur appliquée dans le cas contraire. La portance est sortie de l'équation !

    De même lors des vosl zéro G. La trajectoire est parabolique, ballistique. On fait en sorte que Pz=0, et le pilote maintient Rz à zéro aussi. L'aile ne porte pas, l'avion suit une trajectoire ballistique, tel un caillou lancé en l'air.

    Le problème dans ces cas là est de gérer la puissance moteur pour ne subir également aucune accélération dans l'axe x, ce qui est plus dur car la vitesse change, telle celle du caillou lancé en l'air, donc la trainée aussi, et il faut la compenser.

    Essayez dans un avion d'aéroclub (en sécurité s'il vous plait). Posez un stylo sur le tableau de bord, prenez de l'élan, mettez le nez en l'air (montée), puis poussez sur le manche pour annuler la portance. Le stylo se met à flotter et il est assez facile de gerer au manche pour tenir la "flottaison", mais il y a de forte chance que le stylo finisse dans le pare-brise ou le fond du fuselage au moindre coup de gaz inoportun...

    Je vous laisse méditer...

    Salutations...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  25. #20
    Mamas

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Alors j'ai fait quelques recherches en plus et j'ai analyser ce que jeanmiy disais. Finalement il faut bien voir comment s'exprime le facteur de charge. Moi j'ai trouver ceci:

    n=Portance/poids réel
    n=Poids apparent/Poids réel

    Donc si je comprend bien ces formules: il faut soit diviser la portance(Rz) par Le poids réel(P). Dans ce cas là n=cos x<0 comme je l'ai démontrer tout a l'heure. LA deuxieme formules divise le poids apparent(Pz) par le poids réel(P) or Pz=Rz donc je retombe sur mes pates.

    Jeanmiy dit:"n=Rz/P d'accord, mais le facteur de charge n se calcule dans le référentiel de l'avion ! Et non dans le référentiel terrestre

    Donc en montée, et en descente on a bien n=Rz/Pz=1 !!!

    Le passager de l'avion est dans le référentiel de l'avion !"


    Pour le référentiel de l'avion je suis d'accord mais pourquoi Pz et pas P? Je ne suis pas sur que P ne soit pas du référentiel de l'avion.

    Pour les effets ressenti par les passagers sont du a mon avis comme l'indique jeanmiy au accélération car dans un avion d'aéroclub l'angle de montée et trés faible donc cos x est environ égal a 1 donc le facteur de charge aussi.

    Sinon pour la montée verticale, ya une chose qui me tracasse. Je suis d'accord que la traction équilbre le poids mais pourquoi la portance serais égale a 0 car elle a du vent relatif donc elle créer de la portance. Oui mais si il y a de la portance il faut bien qu'une force s'oppose a cette portance...laquelle????

    Pour ce qui est de voler a zéro G, j'ai du mal a voir comment on peut réduire sa portance a 0 meme en trajectoire parabolique.

    Je ferais l'expérience du stylo pour voir ce qu'il se passe.(Demain je part en navigation alors si je peut je ferais le test) J'ai hate de voir!

    Bonne soirée et bon vols!

  26. #21
    hterrolle

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Bonjour Flyna,

    Pour repondre a ton premeir message. Je n'ais pas lu l'emmssemble des posts.

    Pourquoi 90° est interdit.

    Je pense qu'il est possible de comprendre cela si tu considere qu'un changement de direction pour un objet a l'arret peut prendre tous les angles possibles.

    Par contre pour un objet en mouvement changeant de direction a angle doit. Cela est imposible.

    J'espere que cela est aussi impossible pour des valeur inferieur a 90°.

  27. #22
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    "n=Portance/poids réel"

    Défini comme ça et avec le schéma et démo, c'est bon pour moi. Pour être plus précis on peut remplacer poids réel par poids gravitaire.


    "Sinon pour la montée verticale, ya une chose qui me tracasse. Je suis d'accord que la traction équilbre le poids mais pourquoi la portance serais égale a 0 car elle a du vent relatif donc elle créer de la portance. Oui mais si il y a de la portance il faut bien qu'une force s'oppose a cette portance...laquelle????"

    En raison du vent relatif il y aura toujours une portance. Donc pour que la trajectoire soit verticale il ne faut pas que l'avion le soit, à moins de jouer avec les volets et autres artifices.
    Si l'avion est vertical il monte en se décalant, àmdjalveaa.

    " n=Rz/P d'accord, mais le facteur de charge n se calcule dans le référentiel de l'avion ! Et non dans le référentiel terrestre
    Donc en montée, et en descente on a bien n=Rz/Pz=1 !!!"

    Pour changer de référentiel tu fais tourner le schéma de l'angle x, ça ne change rien. Le poids gravitaire est incliné, ce qui peu habituel, mais il continue à servir de référence 1.
    Effectivement le passager perçoit la changement de direction de son poids, mais l'assise reprend p.n alors que le dossier reprend p.sinx.


    On note que le facteur de charge s'exprime diféremment selon le cas : virage incliné n=1/cosx; montée ou descente stabilisée n=cosx. Ca suppose qu'il y a un nx et un ny par ex. dans un virage incliné pendant une descente stabilisée.

    " Pour ce qui est de voler a zéro G, j'ai du mal a voir comment on peut réduire sa portance a 0 meme en trajectoire parabolique."

    Vu que cet avion a été équipé pour cela, il ne serait pas étonnant qu'ils aient prévu un automatisme de trajectoire et des modif sur les ailes.
    Avant ils utilisaient une caravelle.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  28. #23
    hterrolle

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Tu as raison l'acceleration centrifuge, le tournant pour être plus precis, peux être consideré comme une acceleration et une augmentation de la masse. Ce qui serait assez marrant c'est de constater que l'augmentation de masse (relativité generrale) devrait impliquer une decelaration. C'est a se moment que le pilote se sens coller contre le parois droite ou gauche du cocpit. C'est le frainage qui envoie le conducteur contre la portiere gauche quand il prends un virage droite.

    Un objet en mouvement ne peux tourner dans un angle inferiaur a 90° si il ne rebondi pas sur un corps(boulle de billrd)

  29. #24
    Mamas

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Ah d'accord! En fait un avion ne peut pas voler parfaitement a la vertical il va se décalera...Faudra que je regarde sa en voltige mais c'est pas évident car faut etre bien dessous et sans vent.

    Oui je suis bete, forcément que pour voler a Zéro G ils doivent mettre l'avion sous pilote automatique ou en tout cas sa doit etre automatisé. L'aile doit etre en décrochage pour kil n'y est pas de portance et il doit maintenir des parametres avec une trajectoire parabolique. Je suis pas sur de moi, mais je crois qu'il ne peuve pas maintenir l'avion trés longtemps comme sa.Faudra que je fasse des recherches la dessus.

    Bonne soirée

  30. Publicité
  31. #25
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    "En fait un avion ne peut pas voler parfaitement a la vertical il va se décalera"

    Ce n'est pas ce que j'ai dit, faut choisir avion vertical ou trajectoire verticale, à moins de jouer sur le volant en poussant auquel cas c'est peut-être possible.

    La période en 0G dure environ 30 secondes.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  32. #26
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    http://www.cnes.fr/html/_112_617_.php

    Un lien vers le CNES et son Airbus zéro G, qui parle aussi de la Caravelle...

    En montée verticale, la trajectoire est verticale. Par rapport à cette trajectoire l'avion à une incidence. On joue sur cette incidence avec la commande de profondeur, et donc ainsi directement sur la portance.

    Plus on mets d'incidence, plus le profil porte, jusqu'au décrochage ou on perd brutalement environ 80% de la portance.

    Sur un profil symétrique, à zéro degré d'incidence, la portance est nulle.
    Sur un profil classique (extrados plus "bombé" que l'intrados) voire creux, même à zéro degré le profil porte, mais si le pilote continue à pousser, il mets le profil en ioncidence négative jusqu'a trouver l'angle de portance nulle. C'est un des paramètre important des profils et il est toujours fournit avec les profils : on l'appelle "alpha0" angle de portance nulle.

    En raison du vent relatif il y aura toujours une portance. Donc pour que la trajectoire soit verticale il ne faut pas que l'avion le soit, à moins de jouer avec les volets et autres artifices.
    Si l'avion est vertical il monte en se décalant, àmdjalveaa.
    Tu peux avoir n'importe quel vent relatif, si tu place ton aile à alpha0 d'incidence, la portance est nulle ! Donc en effet, l'avion n'est pas à la verticale exactement, le pilote pousse une peu sur le manche pour placer l'aile à incidence Alpha0. Si tu joue avec un artifice aérodynamqiue (volets de courbure par exemple) tu modifie le profil et donc tu modifie l'Alpha0 du profil, ce qui revient au même...

    Soit Alpha0 = constante et tu modifie l'incidence vers Alpha0
    Soit incidence = constante et tu modifie l'Alpha0 pour que alpha0 = incidence actuelle

    Il n'est pas utile d'avoir des artifices aérodynamiques divers et complèxes pour tenir zéro G, on peut très bien le faire avec n'importe quel Robin DR400 d'aéroclub ! Et sans pilote automatique. D'ailleurs il me semble que sur la Caravelle le pilotage était manuel pour la partie zéro G (injection sur trajectoire à 2G, puis phase zéro G, puis ressource à 2G, et on retourne se positionner). Les pilotes sont plus rapide et plus précis que le PA dans ces phases. Un PA n'est pas concu pour ça !

    Vous aurez peut-être déjà vu un Mirage 2000 en démonstration. Lors d'un passage rapide (disons 600 à 700 km/h) l'avion est à plat. L'aile fournie une portance qui équilibre le poids. Vu la grande vitesse, il suffit à l'aile de très peu d'incidence pour porter ce poids. Juste après le même avion au même poids (à quelques petits kilos de carburant près) repasse à faible vitesse, mais ce coup çi avec beaucoup d'iuncidence (le nez bien en l'air). Vu la faible vitesse, il faut beaucoup plus d'incidence à l'aile pour équilibrer ce poids donc porter autant.

    Pourtant, dans les deux cas, l'avion avait la même trajectoire, un passage en ligne droite à 150 mètres de haut stable...

    On connait également la fameuse figure du "cobra" effectuée par les Sukkoy 27. La trajectoire de l'avion reste horizontale alors que l'avion à le nez vertical vers le haut ! A 90° voire plus de la trajectoire... Le pilote se sert de toute la surface pour freiner l'avion avec une certaine accélération, demandez à Nicolat Hulot !

    Tout ceci pour marquer la différence entre trajectoire et incidence...

    Pour Mamas : non, l'avion n'est pas en décrochage pendant la phase zéro G. Son aile ne porte pas, la trajectoire est parabolique tel un caillou lancé, les moteurs sont ajustés pour pousser exactement ce qu'il faut pour compenser la trainée de l'avion => équivalent à jeter un caillou dans le vide... Si l'avion était en décrochage, on maitriserait mal sa trajectoire... On est alors dans les condition de calcul d'un objet lancé dans un champs de pesanteur en négligeant les frottements de l'air.


    Pour revenir au sujet, Sitalgo dit :
    n=Portance/poids réel
    n=Poids apparent/Poids réel

    Donc si je comprend bien ces formules: il faut soit diviser la portance(Rz) par Le poids réel(P). Dans ce cas là n=cos x<0 comme je l'ai démontrer tout a l'heure. LA deuxieme formules divise le poids apparent(Pz) par le poids réel(P) or Pz=Rz donc je retombe sur mes pates.
    Tu considère le poids apparent comme étant Pz, or je ne suis pas d'accord ! Dans l'avion, le poids apparent reste Pz+Px. Quel que soit sa direction, le poids est la résultante de toutes les force de gravité !

    Or le poids apparent (Pz+Px)=(P que multiplie l'accélération n)

    Ce n'est pas contradictoire avec mes affirmations précédentes. Pz=Rz (portance) et Px=Rx (traction du moteur supplémentaire pour garder la vitesse constante)

    Je reprend les bases de la physique en deux dimensions :
    * trajectoire rectiligne à vitesse constante d'équation position = constante x temps (ligne droite, p=ct)

    * On dérive l'équation de la trajectoire (par rapport au temps) pour avoir la vitesse donc
    Vitesse = constante (V = dp/dt = cdt/dt = c)

    * et on redérive encore une fois pour avoir l'accélération donc
    accélération = 0 (a = dv/dt = 0/dt = 0, car la dérivée d'une constante est nulle)

    Ceci dans le cadre de l'apesanteur. Dans la pesanteur térrestre, il faut rajouter 1G, cette pesanteur étant contré par la portance des ailes.

    Donc, quelle que soit la trajectoire, si cette dernière est rectiligne et à vitesse constante, l'accélération est égale à 1G !

    C'est ce que ce sont escrimer à m'apprendre tous mes profs de physique succésifs ! J'ai un peu de mal aujourd'hui à remettre en cause tout ça !

    donc on revient à ce qui est en gras plus haut, si la trajectoire est rectiligne à vitesse constante :

    P apparent = P x n
    et on vient de démontrer que n=1
    Donc Papp = P !!!
    Donc n=1G

    On peux décomposer n = nz + nx
    nz = accélération ressentie par le passager sur son assise de siège
    nx = accélération due uniquement à une variation de vitesse sur la trajectoire (car de même vecteur que la trajectoire)

    Or V étant constant, nx=0 et nz=1G

    J'sais pas faire mieux...
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  33. #27
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    " Pour revenir au sujet, Sitalgo dit :"

    C'est mamas que tu cites.
    Mais je suis d'accord avec ce qu'il a dit.

    "Tu considère le poids apparent comme étant Pz, or je ne suis pas d'accord !"

    Déjà le terme "poids apparent" est mal choisi. D'après ce que j'ai compris l'objectif du facteur de charge est d'exprimer les efforts sur les ailes par rapport au vol normal en fonction de différentes configurations de l'appareil. Je m'en tiens donc là.

    Nous avons déjà deux formules différentes pour la montée ou descente stabilisée (=cosx) et le virage sur l'aile (=1/cosx). Mais il est manifeste qu'il y en a bien d'autres et bien plus compliquées : transitoire de montée, tonneaux, le cas du Sukkoy où le facteur de charge se calcule essentiellement au point d'arrêt donc rien à voir avec la portance classique. Pour ça je fais confiance aux ingénieurs.

    Le facteur de charge est une unité sans dimension, il ne sert strictement à rien de lui coller une pseudo-unité "G", sans doute ça fait bien dans une discussion pour faire pro mais là on est entre nous. Pas de problème dans la plupart des cas (je suppose) car le facteur de charge a le même effet qu'une accélération que l'on donne en g (minuscule), donc dire 2G ou 2P ou 2 revient au même physiquement.

    Pour le cas de la montée stabilisée la portance est inférieure au poids donc n<1. Mais dire G=0,9 ou 0,9G est un abus de langage ou au moins une tournure qui risque d'être mal interpretée, ça ne veut pas dire que l'avion ou les passagers ressentent un g<1 mais seulement que Rz = nP et <P.
    Le facteur de charge n'est pas la gravité.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  34. #28
    jeanmiy

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par sitalgo Voir le message
    " Pour revenir au sujet, Sitalgo dit :"

    C'est mamas que tu cites.
    Mais je suis d'accord avec ce qu'il a dit.
    Ha ? Toutes mes escuses, j'm'ai trompé...

    Pour le reste j'ai peur qu'on ne parle pas tout à fait de la même chose...

    Ma démonstration précédente conclue que si la trajectoire est rectiligne à vitesse constante, l'accélération due à la trajectoire est nulle , plus 1g pour la pesanteur terrestre. Ce serait +(1/6 de g terrestre) sur la lune...

    Quelle que soit la trajectoire, montante, descendante, sur terre, sur mars, sur la lune, dans l'espace, du moment que celle ci est rectiligne à vitesse uniforme, l'accélération est nulle ! Puis on rajoute 1g dut au champs de gravité dans lequel on se trouve (g=9.81 sur Terre, g=1.96 sur la Lune, g= je sais plus sur Mars, g=0 dans le vide intersidéral loin de toute étoile, etc...)

    Comme P=mg, cela vous donne votre poids (en Newton) dans le champs de gravité local. m est votre masse, en kg. C'est la quantité de matière en vous. P est la force que vous exercez sur le sol due à votre masse, ou sur les ailes de l'avion, lequel doit fournir une portance = -P (en vecteur) pour tenir en l'air.

    Êtes-vous d'accord avec ce point ? C'est hyper important !

    Si l'accellération est différente de 1, cela veut dire que la trajectoire n'est pas rectiligne !

    Ce qui ne veux pas dire que le "poids apparent" est égal à P !

    Pour moi, le poids apparent c'est le poids ressentit normal à la trajectoire, celui que l'on ressent par l'assise du siège ou l'on est.

    Papp = P +facteur de charge
    Ce facteur de charge est uniquement du à la trajectoire. En vol à plat, on tire le manche => facteur de charge positif => on est plus lourd sur le siege. Si on pousse le manche => facteur de charge négatif => on est plus leger sur le siège. Vous aurez noté qu'on a touché le manche => changement de trajectoire !

    Sur une montée stabilisée, dans le repère de l'avion x,y,z
    Papp = Pcosx + 0 (car facteur de charge nul => ligne droite)

    Oui, mais ce Papp, c'est Pz, la partie du poids dans l'assise du siège, auquelle il faut rajouter la partie de votre poids que supporte le dossier du siège Px
    Pz = Papp = Pcosx
    Px = Psinx

    Pz+Px = Pcosx + Psinx
    Pz+Px = P (cosx +sinx) Or cos x + sin x =1
    Pz+Px = P

    Le pilote est plus léger sur son siège (Pz < P) mais ne subit pas de facteur de charge !!!

    Exemple pratique ?

    Vous êtes debout, droit, completement statique. Vous pesez alors P=mg sur vos pieds et le facteur de charge est nul car vous ne bougez pas.

    Sur vos pieds, il y a une fois votre masse, vous êtes à 1g

    Allongez vous, ne bougez plus.
    Il n'y a plus aucun poids sur vos pieds, ce qui ne veux pas dire que vous êtes en apesanteur ! Votre poids est réparti sur votre dos, et vous êtes toujours à 1g.

    Mettez-vous maintenant sur une planche inclinée d'un angle x. Ne bougez plus.
    P = mg = Ppieds + Pdos
    Ppieds = Pcosx = (mcosx)g
    Pdos = Psinx = (msinx)g

    Vous ne bougez pas, vous êtes statique, qui peux alors
    me dire que vous n'êtes pas à 1g ?

    Dans cette expérience, vous avez bien ressentit des variation de votre poids apparent sur vos pieds, et pourtant vous êtes toujours restés à 1g !

    Je ne sais plus comment vous convaincre...
    (et vous n'arrivez pas à me convaincre (démontrer) du contraire...)

    @+
    "J'aime les paysans, ils ne sont pas assez savants pour penser de travers" (Montesquieu)

  35. #29
    Mamas

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par jeanmiy Voir le message
    Pz+Px = Pcosx + Psinx
    Pz+Px = P (cosx +sinx) Or cos x + sin x =1
    Pz+Px = P
    Je voudrait qu'on me confirme que cos x + sin x=1 car il me semble que ce n'est pas le cas.

    Sinon vue qu'on avait du mal a se mettre d'accord je suis aller faire plusieurs tests sur un simulateur. J'ai donc prit un avion de ligne (pour avoir un grand angle de montée) et je me suis mis en montée stabiliser. Le simulateur donner un facteur de charge de 0.8/0.9 pendant toute la montée.

    J'ai profiter aussi pour faire le test d'un vol zéro G (En sachant bien que j'avais affaire a un simulateur). J'ai donc reproduit la trajectoire parabolique (j'ai fais la manip avec ce les données que ma donner jeanmiy sur http://www.cnes.fr/html/_112_617_.php)et par ma plus grande surprise le simulateur a bien gérer le vol je suis tomber a 0.1G mais malheuresement le vol c'est terminer dans le sol car quand le simulateur est passé a 0G l'appareil c'est mis a tourner sur lui meme sans que je puisse y faire quelquechose.Pendant le vol a zéro G(ou du moins proche de zéro) le simulateur ne ma jamais dit que j'étais en décrochage donc cela confirme ce que jeanmiy a dit sur se sujet.

    Voila sinon pour revenir sur le facteur de charge en montée stabilisé je pense que n et bien inférieur a 0 et encore plus depuis le vol en simulateur.

    Bonne soirée

  36. #30
    sitalgo

    Re : Aéro : facteur de charge...

    Citation Envoyé par Mamas Voir le message
    Je voudrait qu'on me confirme que cos x + sin x=1 car il me semble que ce n'est pas le cas.

    Voila sinon pour revenir sur le facteur de charge en montée stabilisé je pense que n et bien inférieur a 0 et encore plus depuis le vol en simulateur.
    Certes mais il parlait vectoriellement et en raccourci.
    n<0 (au lieu de 1) c'est au moins un vol sur le dos.

    Jeanmiy :
    "Pour le reste j'ai peur qu'on ne parle pas tout à fait de la même chose..."

    C'est tout à fait ça, on n'attribue pas les mêmes choses aux mêmes noms. Il fallait lire plus attentivement mon post.

    "Pour moi, le poids apparent c'est le poids ressentit normal à la trajectoire, celui que l'on ressent par l'assise du siège ou l'on est."

    C'est là que le bât blesse. Pas pour moi. Comme je l'ai dit dans mon post précédent, l'appellation est mauvaise. C'est la force sur les ailes normale à l'axe de l'avion, c'est à dire la portance Rz.
    Il ne faut pas parler de g, le facteur de charge ne représente pas (dans ce cas précis) les g subis par l'avion.

    Simplement et avec des gros doigts imaginons un vol horizontal, nous avons T=Rx et P=Rz. Maintenant le même avion est incliné sans changer de régime moteur, il va donc plus doucement linéairement, Rx et Rz diminuent, P ne change pas, T augmente légèrement en raison du vent relatif.
    Que reste-t-il pour que l'avion tienne ? La différence T-Rx dont la composante verticale compense la baisse de Rz.
    Bien entendu la réalité est plus complexe.

    Ya pas de variation de g là-dedans mais en disant 0,9G, comme je l'ai déjà dit, ça prête à Confucius (ce qui appartient à César).
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

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