Surface de référence

[invite413cbc75]

Bonjour à tous,

Je pense faire mon TIPE sur les ailes d'avion, et plus précisément sur la portance. J'ai déjà quelque chose en tête mais j'ai besoin d'une info crusciale (même si ça peut paraitre dérisoire) :

Dans la formule de la portance (F=0.5 rho S V^2 Cz), à quoi correspond exactement S, que tout le monde appelle la "surface de référence" ? C'est la surface de l'aile ?

J'ai trouvé une définition : "la surface de référence pour la portance verticale en z et pour la traînée en x est la surface portante projetée dans le plan x-y (vue en plan)", mais je comprend pas grand chose ...

Merci de votre aide.
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[invite948de9fa]

en gros tu regarde ton aile de dessous a la verticale et c'est cette surface

ton aile n'est pas plate, c'est comme si tu prends une lumiere très lointaine qui éclaire ton aile, avec des rayons (quasi) verticaux (je dis quasi car en toute rigueur il n'y a qu'un seul rayon qui est vertical, mais si la source est lointaine on peut en faire l'approximation),
ta surface de référence c'est la surface de l'ombre qui est au sol.

je ne sais pas si tu as compris ce que j'ai dit parce que c'est difficile a expliquer mais en gros c'est comme projeter une courbe sur un axe mais en 2 dimension

[invite413cbc75]

D'accord, c'est plus complexe que je pensais alors. Et je suppose que c'est déterminé expérimentalement, qu'il n'y a pas de moyen de la calculer ? En fait, j'avais toute une idée pour mon TIPE mais je sais pas si c'est réalisable du coup ...

Je pensais essayer de modéliser une aile d'avion (de manière à pouvoir définir entièrement sa géométrie à partir de quelques paramètres), et calculer S en fonction de ces paramètres. Ensuite, fabriquer une maquette et la tester en soufflerie pour avoir son coefficient de portance.

J'aurais alors eu tous les termes de la formule de la portance, et j'aurais pu étudier les variations de la portance en fonction de la géométrie de l'aile.

Est ce que c'est réalisable ça ou est ce que c'est complètement fou ?

[invite948de9fa]

bah même calculer cette surface ça doit etre possible mais je ne suis qu'en SPE TSI moi donc je vois pas trop comment on fait ca. il y a surement un lien entre la forme ton aile et le plan de projection, mais lequel... demande a un prof de maths(ou même un prof de SI ou de physique) il sauront t'expliquer mais moi non, il y a surement moyen de le faire a base de fonctions a 2 variables, projetées en cos-sin sur le plan horizontal ou quelque chose comme ca.

sinon ton projet est pas mal en plus t'as déja une bonne partie maths mais le probleme c'est ton essai en soufflerie. fabriquer une maquette est difficile, et la soufflerie c'est pas juste un ventilo, yen a pas partout ton coefficient de portance sera en prime pas tres juste car en plus en vol l'avion a les ailes déformées par la portance, et reproduire une déformation à l'exact je sais pas si c'est possible il y a surement une solution a base de RDM mais c'est chaud aussi.
sinon ton idée de modéliser l'aile n'est pas mauvaise.
enfin voilà ce que j'en ai pensé a toi de voir

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite897678a3]

Bonjour,

Je n'aime pas l'expression "surface de référence", qui n'a pas grande signification sans une définition précise.

Pour compléter les explications de Remace, il me semble que l'on doit comprendre cette surface comme étant la plus grande section verticale de l'aile, mesurée transversalement.

C'est-à-dire, pour une aile à profil constant:
S = longueur de l'aile * épaisseur maximale

Avec un petit croquis, ce sera plus simple.

[invite948de9fa]

ha ben alors je m'étais trompé, merci d'avoir corrigé. puisque je pensais que c'etait la surface "portante" de l'aile et donc celle qui suporte la force verticale, donc en aucun cas une section, et si c'en avait été une ca aurait été une coupe horizontale.
mais comment se fait-il que la surface "portante" (comme je l'ai appelée) ne rentre pas en compte dans cette formule???

[inviteabd566ec]

Bonjour,

D'après wikipedia, ce que donne Ouk A Passi n'est la surface de référence que pour un corps mal profilé :

corps bien profilé aile ou fuselage (Cx < 0,05) :
la surface de référence pour la portance verticale en z et pour la traînée en x est la surface portante projetée dans le plan x-y (vue en plan),
la surface de référence pour la portance latérale en y est la surface projetée dans le plan x-z (vue de profil),
rappel de la notation x, y, z : x en longitudinal, y en transversal et z en vertical.

corps moins bien profilé (Cx > 0,10) : la surface de référence pour la traînée (et éventuellement pour la portance dans le cas d'une F1 par exemple) est la surface frontale (vue de face).
automobile, navires (maître-couple)
élément de structure (hauban, mât, jambe, pylône, etc.)

Mais après je ne m'y connais pas du tout donc bon ...

[invite948de9fa]

donc si j'avais raison tout s'explique.
en effet, tu dois peut-etre connaitre la loi de bernouilli qui donne une relation entre les pressions, les thermes d'énergie potentielle s'annulent entre eux, ainsi que ceux de la pression de l'air. avec le therme "cinétique" de cette équation tu trouve une pression, celle qui porte l'avion (en multipliant par le coefficient Cz) et du coup si tu la multiplie par la surface dont je te parlais par cette pression tu obtiens la force de portance
en fait Cz est une constante qui doit venir d'une projection sur l'axe vertical de l'avion d'une grandeur qui caractérise la manière de réagir a l'écoulement de l'air de ton avion (et qui doit beaucoup dépendre de sa forme)
et sinon j'ai ptetre une idée pour ton histoire de projection de surface de référence. ton aile pour la modéliser tu vas surement utiliser des modeles paramétriques, ben il faudra juste avoir les maximums de ces fonctions dans des plans (v,Z)avec v vecteur quelconque et Z vecteur vertical et bidouiller avec pour réussir à tout projeter dans le même plan (O,X,Y)
en fait ta formule pour la portance c'est la formule qui est utilisée pour calculer la résistance portée par l'air a un déplacement, donc dans tous les sens. ceux d'une camionette sont portés par X parce que l'air s'oppose beaucoup a ce qu'elle avance (frottement fluide en -kv²)
voilà si tu peux faire suivre sur ce topic (ou en mp si tu veux) des résultats de ton TIPE a propos de la portance ca serait sympa de ta part ca m'intéresse ce genre de choses. (t'inquiète pas mon but n'est pas du tout te copier, mon sujet c'est un hygromêtre a point de rosée)

[invite897678a3]

Bonjour,

Dans une certaine mesure, vous avez raison tous les deux.
Mon précédent schéma n'est valide que pour un angle d'incidence nul.

En fait il serait préférable de définir la surface de référence comme étant la projection normale de la surface de l'aile sur un plan perpendiculaire à la direction de l'air.
(la direction du vent relatif)

Puisque l'incidence varie en fonction de la configuration de vol, la surface "de référence" varie également.

[invite948de9fa]

ha ben non j'avais alors bel et bien tort (sauf dans le cas où l'avion serait le nez a la verticale et s'il avancait horizontalement... même un avion de chasse ne peut pas faire ca... bon ben ca m'intéresse toujours et je vais suivre attentivement ce topic

[invitebdbd7441]

Bonjour!!
Je m'interesse également a votre sujet. Plus particulièrement sur l'avantage que des trous offrent à une balle de golf (entre autre). L'influence sur la trainée est souvent cité, et dans mon cas directement lié à cette surface de référence. Cependant cela doit bien se simplifier vu que celle-ci est alors l'aire du disque de la balle (légèrement "rogné par les trous"). Je ne me trompe pas?

Je dois donc bien m'orienter, pour voir l'influence des trous sur ma balle, vers l'aire dont il est question dans la formule de la trainé (F_x=0.5*C_x*p*A*V²)
Celle ci est désigné comme le maitre-couple, mais je ne vois pas bien à quoi cela correspond. Est-ce dans mon cas la demi-sphère (elle aussi rogné par les trous) ?

Si réponse m'était apporté, je vous en serais grandement reconnaissant. Merci bonne journée/soirée/matinée!

[invitebdbd7441]

(dans le message précédent, j'ai un peu mélangé portance et trainée. Le premier point évoqué, en rapport avec la portance, a pour but de prouver que, comme la surface de référence ne change que très peu, la portance n'était pas modifié... Le deuxième point traite bien de la trainée. Désolé!(je n'ai pas pu reéditer 'cause que j'ai trop attendu...))

[invite897678a3]

Bonjour à tous,

Je reviens vers vous car la définition de la "surface de référence" que j'avais donné précédemment ne me paraissait pas totalement satisfaisante.

En effet, si cette définition de la surface (équivalente à celle du maître-couple) convenait pour le calcul de la composante horizontale de la portance (=traînée), elle ne convenait pas pour le calcul de sa composante verticale.
Dans ce cas, il semblait logique d'utiliser la définition de la surface donnée par Remace: projection au sol de l'aile.

De ce fait, nous aurions plusieurs surfaces de référence selon l'objet de notre calcul ?
C'est totalement impensable! Si l'on se réfère à une surface, alors elle est unique.

J'ai trouvé l'explication sur ce site:
http://inter.action.free.fr/publicat...3/trai3-3.html

Je crois qu'il est permis de citer de courts extraits, à condition de donner les références.

... mais la question se pose alors : quelle surface retenir pour S ?
... pour un avion, S peut aussi être la surface en plan des ailes, voire la surface mouillée totale de l'appareil.
Alors, section frontale ? Surface mouillée ? Ou surface en plan des ailes ?
Tout le problème est là :
S est une surface de référence, et selon que l'on aura choisi telle surface plutôt que telle autre, le Cx sera différent. C'est la raison pour laquelle un Cx ne veut strictement rien dire si l'on ne précise pas quelle est sa surface de référence.

Cordialement

[invite948de9fa]

oulàààà ne me donnez pas raison aussi facilement, moi je n'en sais pas plus que vous, j'ai juste fait passer des idées (qui venaient tout droit de mon intuition) pour qu'il ait des idées pour chercher en attendant des vrais arguments, moi je suis en prépa TSI ce genre de choses ca s'apprend beaucoup plus tard si besoin est.
et pour la toute premiere definition que j'ai donnée j'ai juste traduit la phrase compliquée qu' Oliv' avait donnée.

pour ce qui est de citer les autres, oui c'est autorisé (même presque conseillé pour des petites quantités de citations) en TIPE mais c'est pas conseillé de trop citer... (c'est travaux d'initiative PERSONNELLE encadrés)

[invite413cbc75]

Bonjour à tous,

Merci pour vos réponses. Ca a l'air bien compliqué tout ça, mais à priori, ça doit valoir le coup de se pencher sur la question. Le gros problème dans mon projet, c'est le calcul du coefficient de portance ... On a une soufflerie au lycée, mais ma prof de physique m'a dit que l'on ne peut calculer que les coefficients de trainée !

Du coup je suis pas sûr de prendre ce sujet en TIPE, mais je vais quand même réfléchir à partir de ce que vous m'avez dit.

voilà si tu peux faire suivre sur ce topic (ou en mp si tu veux) des résultats de ton TIPE a propos de la portance ca serait sympa de ta part ca m'intéresse ce genre de choses.

Ok pas de problème, enfin si je fais mon TIPE là dessus !

P-S : Si quelqu'un a des infos sur le coefficient de portance, je veux dire, si on peut le calculer en soufflerie ou si c'est peine perdue, ce serait bien sympa ...