airazor a écrit
cela veu dire qu'au dela de mach 0.3 il n'y a plus de trainée induite, elle devient de la trainée parasite 
Deuxième question, j'ai entendu dire que l'Angle d'attaque diminue ou augmente avec la vitesse, comment
Troisième question : La trainée induite si je me souvien bien est produit lorsque l'air de l'intrados rejoint celui de l'extrados en bord de fuite, alors comment elle diminue lorsque la portance augmente, pour augmenter la portance il faut augementer a différence de pression entre l'intrados et l'extrados et de ce fait cela ne contribuerait pas à augmenter la traînée, particulièrement en bout d'aile.
On va dire questions 1,2,3…
On va reprendre.
Il y a des choses que j'ai mal dites parce que j'ai voulu faire synthétique.
Quand on explique comment vole un avion, on explique souvent la théorie Bernoulli. Je sais pas si tu vois bien à quoi je fais allusion, c'est l'explication la plus populaire.
Ca consiste à dire que lorsque l'avion se déplace, il va se créer un vent "relatif". A l'observation d'un profil d'aile, on représente les filets d'air passant tout autour.
Cette aile, sur les schémas, est toujours une aile au profil plus bombé au dessus que dessous. Avec un angle d'attaque croissant, en fait, on dit ensuite qu'une dépression se crée à l'extrados alors qu'une surpression se crée à l'extrados, car la vitesse de l'air arrivant au bord d'attaque est toujours la même que celle quittant le bord de fuite.
Cette explication satisfait généralement les curieux, mais elle n'explique pas un tas de phénomène, ou mal. En plus de cela, son application en simulation montre qu'elle ne tient pas la route. (entre autre parce qu'elle ne décrit pas ce qu'il se passe avec des profils symétriques par exemple)…
Alors il y a d'autres théories, un peu plus vraisemblables.
L'une d'elle est dite "explication physique" de la portance, et a été proposée la première fois par David Anderson et Scott Eberhardt.
Cette explication est assez dure à suivre, je trouve, mais moi, je vais jouer à vous en faire une synthèse aussi bien expliquée que possible.
Rien que pour mon plaisir d'apprendre à expliquer.
Truc à comprendre, avec cette théorie, on commence en constatant que l'aile aspire l'air vers le bas. C'est ce qui la fait voler.
Ensuite, c'est les Lois de Newton. Pour faire vite, Newton, avec sa première loi, nous fait remarquer que si l'air a été dévié, c'est qu'il a subi une ACTION. Sa troisième loi nous dit ensuite que si l'air a subi une action, alors il produira une REACTION.
Donc, puisque l'aile a dévié l'air vers le bas, alors l'air va pousser l'aile vers le haut… !
action => réaction. Facile. Physique.
Pour pousser le détail, vous allez dire "comment l'aile peut-elle aspirer l'air vers le bas ?".
Parce que l'air est visqueux. Comme l'eau par exemple. Ouvrez un robinet, laissez couler un filet d'eau relativement fin, et placez partiellement un doigt à l'horizontale dans le flux d'eau… L'eau cherchera à s'enrouler autour de votre doigt (si vous faites bien comme je veux dire !).
C'est la même chose pour l'air ! Il voudra suivre le profil bombé de l'aile. Pourquoi ? C'est le travail de "la couche limite".
La couche limite, c'est une fine couche d'air qui adhère à la surface par frottement. De fait, c'est une couche à la fois lente et perturbée. Et comme elle colle à la surface de l'aile, elle va suivre cette surface… Sauf que : la couche d'air située juste au dessus de la couche limite, elle, aimerait bien continuer sa route librement tout droit. Or, comme la couche limite (qui est juste dessous) suit le profil de l'aile, alors ces deux couches tendraient à s'écarter, et donc, former un vide (entre ces deux couches). La Nature n'aime pas le vide
. Du coup, ce qui se passe en réalité, c'est que la couche limite collant à la surface de l'aile attire la couche supérieure vers le bas (en considérant que l'aile vol en palier), et cette couche supérieure attire aussi la couche encore au dessus… et ainsi de suite.
Donc, en fait, l'aile attire l'air vers le bas à cause de la viscosité de cet air.
Cette théorie montre très bien également que les écoulements d'air situé sous l'aile (intrados) sont très faibles. Et de ce même fait, ils ont peu d'utilité vis-à-vis de la portance, c'est pourquoi on peut sans mal les déranger pour accrocher des armes ou des moteurs.
Bref. L'aile dévie l'air vers le bas. Autre affirmation de cette théorie :la portance est proportionnelle à la fois à la quantité d'air déviée, et à la vitesse verticale de cet air.
Pour se représenter le phénomène, il fait se dire que l'air dévier est piégé par une écope posée sur l'aile, couvrant toute l'envergure de l'aile et aussi haute que la corde de cette aile. Tout l'air entrant dans cette écope sera dévié vers le bas. C'est ce qui permet de donner la quantité d'air dévié, qui est proportionnelle à la vitesse de l'aile, et à la densité de l'air. A altitude constante, la densité ne varie pas (ou peu), donc on admettra pour le raisonnement que la quantité est proportionnelle à la vitesse (de l'avion).
On sait donc maintenant en quoi la portance est directement proportionnelle à la vitesse. Si la vitesse augmente, alors la portance augmente. Mais elle est aussi directement proportionnelle à l'angle d'attaque : en effet, c'est l'inclinaison de l'aile qui dicte la vitesse verticale de l'air dévié.
Pour écrire ça en mathématiques
, ça donnerait :
P = k x Qa x Vv <=> P = K x V x Aa
où P est la portance,
Qa la quantité d'air dévié,
Vv la vitesse verticale de cet air,
V la vitesse de l'aile (avion),
Aa l'angle d'attaque.
k,K des constantes différentes.
Ah ah !! J'arrive à écrire des formules math en plus !!!
Bref, quand on veut augmenter la portance, on peut accélérer et/ou augmenter l'angle d'attaque. Par contre, si on accélère alors qu'on ne veut pas augmenter la portance, alors il faut réduire l'angle d'attaque. Ex : je veux voler tout droit (portance constante), mais j'ai doublé ma vitesse. Je dois donc diviser par 2 mon angle d'attaque.
Allez, plus loin maintenant.
La portance a besoin de … puissance. Cette puissance, en général, c'est les moteurs. Sinon, ça peut venir de la gravité, ou des ascendants, si on est en planeur.
Cette puissance nécessaire (puissance "induite") est proportionnelle au poids, et à la vitesse verticale de l'air dévié.
Puisque, en palier, la portance doit compenser le poids, on peut dire que :
Pi = Pds x Vv <=> Pi = Po x Vv
où Pi puissance induite
Pds le poids
Po la portance.
Ah ah ah ! Encore une formule.
On remarque donc, en mettant en relation avec ce qu'on a vu au dessus, que la puissance induite est proportionnelle à l'inverse de la vitesse de l'avion… En effet, pour le vol en palier, lorsqu'on accélère d'un facteur X, alors on réduit de X fois l'angle d'attaque, donc de X fois la vitesse verticale. Dans la formule de la puissance induite, si la portance est restée constante, la vitesse verticale (second facteur) a été réduit de X fois, donc, la puissance induite a été réduite proportionnelement à l'inverse de la vitesse.
Ouch…
Après la puissance "induite", il y a également bien sûr la puissance "parasite". Celle ci apparait du fait des collisions des molécules d'air contre l'aile (et le reste de la cellule de l'avion). Ces molécules délivrent une énergie proportionnelle au carré de la vitesse de l'avion, mais le nombre de ces collisions est lui même proportionnel à cette même vitesse !!!
Pour dire ça en clair, la puissance parasite est proportionnel au cube de la vitesse de l'avion.
Ouch.
Et maintenant, pour convertir ça en force (pour réfléchir sur la trainée qui est une force), on divise ces puissances par la vitesse…
On en arrive à ces conclusions :
La puissance induite (par la portance) est proportionnelle à l'inverse de la vitesse au carré (1/V²).
La puissance parasite (due aux frottements) est proportionnelle au carré de la vitesse (V²).
Ce qui, sur un graphe présentant la trainée totale, donne ça :
Attention : Les formules ne sont pas EXACTES loin de là. Elles ne sont là que pour donner une petite représentation des interactions entre les grandeurs…
Taaadaaaaaaaaaa ! Bravo pour ceux qui ont compris.
Bon, maintenant, Airazor (je ne t'ai pas oublié) je peux reprendre tes questions !!!
1)Le chiffre de mach 0,3 peut dépendre des avions. C'est un chiffre pour les avions de tourisme, Glpilot me reprendra…
Au delà de cette vitesse critique (regarde mon graphe), effectivement, la trainée parasite devient plus importante. Ca ne veut pas dire que la trainée induite n'existe plus, c'est surtout qu'elle diminue énormément et qu'une autre trainée apparait (la parasite, qui monte avec le carré de la vitesse, ce qui veut dire très très vite).
Il faut aussi noter qu'à cette vitesse critique, la trainée totale est la plus faible.
2)L'angle d'attaque ne dépend pas de la vitesse. C'est juste que pour la même portance, si tu augmentes la vitesse, tu dois réduire ton angle d'attaque.
3)La trainée induite est liée à l'angle d'attaque. Plus ton angle d'attaque augmente, plus tu produiras de trainée induite. Pour entrée dans le détail, aux angles d'attaques, on commence à créer tout un jeux de courants tourbillonnaires (en bout d'aile notament, mais aussi d'autres moins évident, au bord d'attaque…etc). Ces tourbillons sont en grandes partie responsables de la trainée induite, mais pas seulement (on augmente la vitesse verticale de l'air dévié).
Je me suis fait mal avec tout ça. N'hésitez pas à revenir poser des questions.
Bon, bah… Bonne nuit.
Adjudant
Major
Adjudant-Chef
Capitaine
Sergent-Chef