Les facteurs structure, influent il sur le vole?

Le planeur que l'on lance est soumis à une résistance aérodynamique mais pour autant, il ne vole pas à tous les coups! Pourquoi?

Quelles structures permettent d'exploiter au mieux la résultante aérodynamique?

Coefficient de pénétration dans l'air

La résultante aérodynamique dépendant de la portance et de la traînée, il est important de diminuer la traînée pour que la résultante tende vers la portance. En effet c'est la principale force qui s'oppose au vol. Sans structure particulière, la traînée serait tellement forte que l'avion ne pourrait pas voler. Cette force dépend de plusieurs facteurs... Pour les connaître il suffit de savoir qu'est ce que la traînée? C’est la résultante des frottements de l'air! Elle dépend donc de la pression (quantité de molécules d’air) et du Cx soit le coefficient de pénétration dans l'air. À partir de ces informations nous pouvons donc trouver les structures optimales pour que l'avion vole.

Il est certain qu’un oiseau dans le ciel et une voile de bateau n’ont pas la même pénétration dans l’air : la même prise au vent. Il est évident que pour voler il faut acquérir une vitesse donc avoir le moins de ralentissement soit la meilleure pénétration dans l’air possible. Pour cela il faut définir le CX : de quoi dépend il ?

La force de traînée est opposée à l'avancement de l’avion. Sa valeur est fonction :
- Du coefficient de pénétration dans l'air (C x).
Avec Cx= K * RO (constante x masse volumique de l’air)
RO =1,2 kg/m3 (variable avec l’altitude)

- Du maître couple (S).
Il correspond a la surface frontale en subissant les frottements maximum de l’air exprimé en m².

- Du carré de la vitesse (V2)

Par la relation : Ft = Cx. S. V2

Nous en déduisons que : Cx = Ft / S. V²

Vidéo 3

Vidéo 4

Pour que la force de traînée tende vers 0 il faut que le Cx soit minimum donc en grande partie que le maître couple soit minimum.
Dans la première partie, nous avons remarqué que pour exploiter le principe de Bernoulli l’aile doit avoir un certain profil qui est du type :

Or pour exploiter ce principe la partie supérieur de l’aile (extrados) doit être plus longue que la partie inférieur (intrados), si on s’en réfère au principe de Bernoulli la portance nécessaire pour générer le vol d’un petit avion la longueur de l’extrados devrait être 50% plus longue l’intrados ce qui amènerait à ce profil d’aile :

Maître couple serait trop grand par rapport a la portance gagnée d’où un Cx trop élevé : il ne faut donc pas rechercher la plus grande portance possible pour une aile mais prendre en compte les autres facteurs et les allier.

La Portance : structure ailes

La Portance Rz est de a forme :

Rz = ½ . ? . V² . S . Cz

formule dans laquelle :
? est la masse volumique de l’air = 1,2 kg/m3 (variable avec l’altitude)
V est la vitesse de l’avion en m/s
S est la surface de l’aile en m²

Il parait donc évident que la surface des ailes joue un rôle important dans la portance : pour exploiter celle ci au maximum il faudrait donc avoir de très larges ailes, nous allons voir pourquoi...

Rédigé par : Benoît Pallard et Thomas Fauvet