Arodynamique et mcanique du vol

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Aérodynamique et mécanique du vol

• Cours n3
• Les phases du vol

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Rappels de physique
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Relations de physique

• Relation fondamentale de la statique
• Un objet soumis à des forces qui s'équilibrent se
  déplace à vitesse constante
• Relation fondamentale de la dynamique
• Un objet soumis à des forces qui ne s'équilibrent
  pas accélère

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Les 3 axes de rotation

• Tangage
• Contrôle manche avant/arrière
• Roulis
• Contrôle manche gauche droite
• Lacet
• Contrôle palonnier

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Les angles de l'axe longitudinal

• Lassiette A
• angle formé par laxe longitudinal du planeur et
  lhorizon
• Lincidence a
• angle formé par laxe longitudinal du planeur et
  la trajectoire

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Angle de l'axe de roulis

• Linclinaison F
• angle formé par le plan moyen des ailes et
  lhorizon.

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Le vol en palier stabilisé
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Le vol en palier stabilisé

• Pour un avion soumis à 4 forces
• Poids
• Portance
• Traînée
• Traction
• On a les relations
• Poids Portance
• Traînée Traction
• L'avion ne monte pas et ne descend pas

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Variations de vitesse

• Si on augmente la vitesse
• La portance Rz½?SV²Cz augmente
• L'avion monte
• Si on diminue la vitesse
• La portance Rz½?SV²Cz diminue
• L'avion descend

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Variations d'incidence

• Si on augmente l'incidence
• La portance Rz½?SV²Cz augmente
• L'avion monte
• Si on diminue l'incidence
• La portance Rz½?SV²Cz diminue
• L'avion descend

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Relation vitesse - incidence

• Pour conserver un vol en palier stabilisé
• Si la vitesse augmente alors il faut diminuer
  l'incidence
• Si la vitesse diminue alors il faut augmenter
  l'incidence
• Si l'incidence augmente alors il faut diminuer la
  vitesse (donc la traction)
• Si l'incidence diminue alors il faut augmenter la
  vitesse (donc la traction)

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Le vol en palier stabilisé

• Pour une puissance moteur donnée il existe, deux
  couples incidence/vitesse pour réaliser un palier
  rectiligne à vitesse constante

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Le vol plané
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Le vol plané

• Pour un planeur, soumis à 3 forces
• Poids
• Force aérodynamique (Portance Traînée)
• On a les relations
• Poids PortanceTraînée

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Le vol plané

• Le planeur ne fait que descendre
• À assiette et incidence constantes
• À inclinaison nulle

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Le vol plané

• On a les relations
• RyPy et PxRx
• Conclusion
• Pour compenser la trainée et voler à vitesse
  constante on doit conserver ½?SV²Cx m.g.sinT

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Le vol plané

• Remarque, on a les relations
• Rx½?SV²Cx m.g.sinT
• Rz½?SV²Cz m.g.cosT
• Le quotient des deux donne

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Le vol plané

• On définit la finesse f

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Le vol plané

• Remarques
• Pour un aéronef donné, la finesse maximale
  correspond à une incidence de vol précise.
• Si la masse de laéronef augmente, la finesse
  maximale est inchangée mais la vitesse
  correspondante est plus élevée.

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Le vol plané

• Effets d'une rafale verticale
• Elle augmente l'incidence.
• Si l'incidence est très importante il y a risque
  de décrochage

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La montée rectiligne uniforme
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La montée rectiligne uniforme

• En montée rectiligne uniforme
• L'assiette est constante
• La vitesse est constante
• L'équilibre s'écrit 

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La montée rectiligne uniforme

• Le facteur de charge n

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La montée rectiligne uniforme

• Conclusion
• Traction trainée composante de poids
• La portance composante de poids
• Poids apparent lt poids réel
• Le facteur de charge nlt1

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La montée rectiligne uniforme

• Il existe plusieurs montées à vitesse stabilisée
  utilisées en pratique 
• la montée à pente max (pour gagner beaucoup
  d'altitude sur une faible distance) pour les
  franchissements d'obstacles.
• la montée à Vz max (pour gagner le plus
  rapidement possible de l'altitude) pour des gains
  d'altitude rapides.
• la montée à vitesse optimale (VOM) pour obtenir
  le meilleur rapport altitude gagnée, distance
  parcourue, temps écoulé et consommation. C'est la
  plus employée quand aucun impératif de sécurité
  ne se présente.

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La descente rectiligne
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La descente rectiligne

• Le principe de son étude est le même que pour la
  montée mais cette fois le poids de l'avion
  devient moteur et on peut se permettre de
  diminuer la traction pour maintenir la vitesse.

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virage
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Le virage

• Dans un virage stabilisé
• À vitesse constante
• À inclinaison f constante
• L'équilibre s'écrit 
• Trainéetraction
• PRz.cos f
• La force déviatrice
• Est la composante de Rz
• FRz.sin f

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Le virage

• Remarque, Rz.cos f lt Rz donc pour maintenir la
  portance il faut
• Soit augmenter la vitesse (donc la traction)
• Soit augmenter l'incidence
• Sinon l'avion descend, il perd de l'altitude

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Le virage

• On définit le facteur de charge n comme

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Le virage

• Le rayon de virage r

Rayon de virage r
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Le décollage
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Le décollage

• Le décollage se décompose en trois phases 
• le roulement (1)  pendant cette phase l'avion
  accélère sur la piste afin d'atteindre une
  vitesse lui permettant d'assurer sa sustentation
  par une portance suffisante.

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Le décollage

• Le décollage se décompose en trois phases 
• la rotation (2)  lorsque la vitesse de décollage
  est atteinte on effectue la rotation pour placer
  l'avion à l'assiette de montée.

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Le décollage

• Le décollage se décompose en trois phases 
• l'envol (3)  dans cette phase l'avion a quitté
  le sol mais en est encore très proche. Il faut
  continuer à accélérer pour assurer la prise
  d'altitude.
• Le décollage se termine, réglementairement, par
  le passage à la hauteur de 15 m minimum par
  rapport au sol.

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Le décollage

• Remarques
• Un terrain situé à haute altitude
• une forte température
• un vent arrière
• augmentent la longueur de décollage.

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L'atterrissage
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L'atterrissage

• L'atterrissage se décompose également en trois
  phases 
• la finale (1)  l'avion descend sur une pente
  stabilisée avec une vitesse constante.

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L'atterrissage

• L'atterrissage se décompose également en trois
  phases 
• l'arrondi (2)  près du sol le pilote réduit la
  pente de descente afin de tangenter le sol, on
  dit qu'il arrondit.

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L'atterrissage

• L'atterrissage se décompose également en trois
  phases 
• la décélération (3)  une fois les roues au sol
  l'atterrissage n'est pas terminé. Il faut que la
  vitesse diminue sur la piste avant de pouvoir
  dégager vers le parking.

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L'atterrissage

• Construction de l'atterrissage avec une prise de
  terrain en L (PTL)
• Une branche en vent arrière
• L'étape de base
• La finale (ou phase d'atterrissage)

Finale
Branche en vent arrière
Étape de base
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L'atterrissage en avion

• En finale, les volets sont sortis
• L'arrondi permet de diminuer la vitesse

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L'atterrissage en planeur

• Pendant la branche de vent arrière
• On observe la piste
• On mesure la vitesse du vent
• On règle les paramètres de l'atterrisage
  vitesse, volets, compensateur,
• On s'annonce à la radio
• En étape de base
• On s'annonce à la radio
• On sort les aérofreins

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L'atterrissage en planeur

• La phase d'atterrissage (finale) se décompose en
  quatre segments
• L'approche finale
• L'arrondi
• Le palier de décélération
• Le roulement sur le sol

Dans des conditions normales de vent et de
freinage, la distance entre le point
d'aboutissement et le point d'arrêt représente
environ 250 m.