Résultante Aérodynamique
Commençons par quelque notion de base pour aller vers la suite de notre TPE.
La poussée ou traction représentée par un vecteur dirigé dans le sens du mouvement et parallèlement. Elle est transmise à l'appareil par les réacteurs ou les hélices et est opposée à la traînée.
Le poids, qui est l'effet de la gravité sur l'avion, représenté par un vecteur dirigé vers le bas à la verticale. Ce poids varie selon la masse de l'avion (s'exprime en Newton).
La résultante de deux forces aérodynamiques: la traînée et la portance:
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La portance est dûe au déplacement de l'aile profilée dans l'air.
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La traînée est la force dûe aux frottements lorsque l'avion pénètre dans l'air
La poussée entraine l'avion à une certaine vitesse.
L'avion exerce par sa vitesse une force, et la réaction de l'air est appelée Résultante aérodynamique.
L’accélération de l'air sur le dessus de l'aile est due au fait que le trajet est plus long au dessus et donc que l'air accélère pour arriver au bord de fuite en même temps que le flux passant par le dessous.
L’accélération de cet air engendre la dépression qui "aspire" l’avion vers le haut, mais au niveau de l'intrados, l'air "appuie" sur l'aile et la pousse vers le haut.
La dépression sur l’extrados et la pression sur l’intrados engendre une force portante sur l’aile, dirigée vers le haut. Cette force est appelée résultante aérodynamique : elle a deux composantes la portance (Fz ou Rz) et la trainée (Rx).
C’est grâce au phénomène de la portance que l’avion peut voler. La forme incurvée de l’aile joue donc un rôle essentiel dans ce phénomène. En effet lors de son écoulement sur l’aile, l’air s’écoule plus vite sur la partie supérieure de l’aile, appelée extrados, que sur la partie inférieure, appelée intrados, pour arriver en même temps à l’extrémité de l’aile. Il y a une diminution de pression sur l’extrados car les filets d’air s’accélèrent et s’étirent, et une augmentation de pression sur l’intrados car les filets d’air ralentissent et se compriment. C’est cette différence de pression qui est à l’origine de la portance, l’avion est alors « aspiré » vers le haut.
La portance dépend également de l’angle d'incidence i . Plus l’angle d’incidence est élevé, plus la portance diminue. La portance est maximale quand l’angle est égal à zéro. Lorsque cet angle est trop grand, il y a décollement de l’écoulement sur l’extrados de l’aile, et ainsi décrochage.
Equation de la portance:
Fz = 1/2 . ρ . S . Czmax . Vs²
Fz ou Rz: La portance
S: surface de l'aile en m²
Vs: vitesse de déplacement en m/s
Czmax: coefficient de portance, sans unité
ρ: masse volumique de l'air en g/m3. (dépends du QNH)
