Bernoulli vs. Newton : article intéressant ...

[gma]

Oui, c'est ça, composante verticale s"opposant au poids donc... Et vous aurez compris que la force de portance s'exprime, de facto, par rapport au trèdre lié à la terre (axe Z porté par la direction verticale (le poids))...

Que vous commencez à saisir la différence entre le Cz' de l'avion dans trièdre Ox'y'z' et le Cz de l'aile du trièdre aérodynamique Oxyz...

Que pour déduire le Cz' de l'avion, il faut connaître le Cz de l'aile et le calage (la polaire de l'aile étant graduée en incidence), éventuellement l'inclinaison et le lacet.

[Cedric-Pariggi]

Bravo à Anthony d'avoir corrigé le titre.

autorotation verticale

Quel appareil ferait une autorotation verticale? Autogire ou hélico, que la voilure soit tournante n'en fait pas une "brique" en cas de moteur off: il a toujours une voilure et plane comme n'importe quel aéronef muni d'une voilure, avec une finesse max et une vitesse horizontale. Ce qui permet de choisir ses options.

[robur]

Cela ne veut strictement rien dire !... Il faut à un moment se retourner sur l'histoire et voir comment l'homme en vint à faire un profil tel qu'on le conçoit aujourd'hui...

Tu peux toi aussi de retourner sur l’histoire , et lire ce que des gens comme Glauert  et Munk ont écrit ( théorie des profils minces  ) dans les années vingt.
Cette théorie répartie la circulation le long du squelette ( ou ligne moyenne )…

... avant d'exposer que : "un profil très mince (pourquoi mince !), constitué d'un arc de cercle (ce qui n'a jamais été le cas), ayant une flêche (dans ce cas ce n'est plus un cercle mais un disque tronqué) de 15 % (ce qui n'est plus du tout un profil très mince)... génère un Cz (tiens donc un Cz)...

Petit rappel ; un arc de cercle est une portion de cercle et non un disque tronqué.
Un arc de cercle avec 15 % de flèche est un profil mince à forte courbure.
Le Cz est bien la partie utile des actions aérodynamiques.

....Oui l'aile est une machine qui transforme une énergie en quantité de mouvement. La portance... Pardon !... La résultante aérodynamique qui en sort est le fruit dont l'homme exploite la plus grande part en "portance", le reste devenant de la traînée.

Il n’y a pas d’energie dans l’affaire ( on considère que l’on est en 2D et sans viscosité )
L’aile génère une force et parfois un moment, en modifiant localement la quantité de mouvement des quelques particules de fluide qui passent  à sa portée


.

[gma]

Bravo à Anthony d'avoir corrigé le titre.

autorotation verticale

Quel appareil ferait une autorotation verticale? Autogire ou hélico, que la voilure soit tournante n'en fait pas une "brique" en cas de moteur off: il a toujours une voilure et plane comme n'importe quel aéronef muni d'une voilure, avec une finesse max et une vitesse horizontale. Ce qui permet de choisir ses options.

Autogire et hélico sont capables de l'autorotation verticale. Avec l'autogire, rotor peu chargé, c'est agréable car la Vz tourne aux alentour de 10 à 12 m/s... C'est sympa. En Hélico, à cause de la charge alaire, ça descend beaucoup plus vite, genre 4000-5000 ft / min... Il ne faut donc pas mollir.
L'autorotation de l'autogire est son fonctionnement normal tandis que, pour l'hélico, elle est juste "conservative" (conserver un régime rotor).

[Cedric-Pariggi]

Ok merci. En hélico pour le moment je n'ai fait que des autorotations non verticales. Je vais chercher s'il y a des vidéos (pas encore vu ça). Apparemment les hélicos planent mieux que certains chasseurs.

[Bee Gee]

Ok merci. En hélico pour le moment je n'ai fait que des autorotations non verticales. Je vais chercher s'il y a des vidéos (pas encore vu ça). Apparemment les hélicos planent mieux que certains chasseurs.

En taux de chute c'est certain, mais en finesse ce n'est pas si sûr ...

[gma]

Cela ne veut strictement rien dire !... Il faut à un moment se retourner sur l'histoire et voir comment l'homme en vint à faire un profil tel qu'on le conçoit aujourd'hui...

Tu peux toi aussi de retourner sur l’histoire , et lire ce que des gens comme Glauert  et Munk ont écrit ( théorie des profils minces  ) dans les années vingt.
Cette théorie répartie la circulation le long du squelette ( ou ligne moyenne )…

Sauf que dans les années 20, cette grande théorie manquait d'expériences... Ce qui se fit dans les années 30...

Au départ, avant la science de l'aérodynamisme, les hommes ont pensé vaincre la pesanteur par mimétisme avec la nature... Ce sont les biologistes qui ont apportés la solution (provisoire), l'étude des oiseaux ayant permis de comprendre que la conception naturelle repose sur ce que l'on nomme le principe "d'arquée constante". Au monde, le premier a avoir abouti c'est Clément Ader, il fut le premier à publier un catalogue de profils, dit "d'arquée constante".
Notez au passage que "l'avion" (Appareil Volant Imitant l'Oiseau Naturel), disposait de cette technique sur l'aile (monoplan cantilever de 12 m d'envergure) et les hélices.

C'est après les travaux d'Eiffel, notamment l'étude de la plaque plane, que les scientifiques arrivèrent (avant ils n'étaient pas là !)... Qu'ils découvrirent l'évolution du centre de poussée de cette plaque, qu'ils découvrirent que, lorsque la plaque plane traînait au minimum, ce centre de poussée ne savait pas être en deçà de 25 % de la longueur.
Et c'est aussi par expériences, qu'il découvrirent qu'en courbant la plaque, on pouvait améliorer la portance sans trop dégrader la traînée. Et un nouveau catalogue de profil naquît, c'est celui des profils "Eiffel".

Au passage, on découvrit que les profils mis au point par "Ader" donnaient des résultats similaires à ceux d'Eiffel, moyennant des courbures comparables... Alors que c'était deux approches différentes d'un même problème. Ader n'était pas matheux, il était biologiste, ses travaux ne faisaient pas très "sérieux" à l'époque. Et puis, autre effet secondaire, Eiffel très riche, dégoûté du scandale qui suivit le creusement du canal de Panama, décida de publier gracieusement ses travaux de recherche en aérodynamique, il essaima donc ses idées à travers le monde, c'est ainsi que le Rae, puis le labo allemand de Göttingen suivirent (seul Lilienthal visa autrement).

Bref ! Au début des années trente, il y avait donc des milliers de profils, tous élaborés dans un but précis, généralement calculés, et répertoriés dans des catalogues dont le nom du labo faisait le succès. Les profils célèbres étaient les "Göttingen" (Gö) dont on vantait les faibles déplacement de centre de poussée, le "Eiffel" (repris par le Staé), les profils Anglais du "Rae" puis, popularisé par le vol libre, les profils d'Otto Lilienthal.

En 2017, c'est extrêmement aisé de parler de théorie à cette époque... Sauf que dans les faits, elle n'était pas sur le terrain. Tout ce qui fut fait était le résultat de technicien très talentueux, visionnaires... Sauf qu'en 1918, après la guerre, on ne savait pas pourquoi les avions partaient en vrille, décrochaient subitement ou se désintégraient en vol.

A l'époque, on savait juste que plus le centre de poussée du profil s'approchait des 25%, plus il était "fin"... Que plus on le courbait pour améliorer ses performances, plus brutal sera le décrochage lorsqu'il arrivera.

Et en 1930, il y eu les travaux du NACA, c'est eux qui révolutionnèrent l'aérodynamique de l'aile et permirent à l'aviation de franchir un deuxième cap décisif (le premier ayant été initié par Eiffel). Pragmatique, le NACA a tout simplement comparé tous les profils existant en les identifiant selon leurs caractéristiques géométriques. C'est ainsi que le NACA créa les familles puis un système de numérotation qui permet de redessiner le profil.
De ces travaux naquirent tout un tas de profil optimisé, vous connaissez tous les 0012, les 23012, 4415, etc...

Et ça, c'est l'expérimentation qui l'apporta... La théorie qui suivit se créant au fur et à mesure des travaux... Pas l'inverse !

... avant d'exposer que : "un profil très mince (pourquoi mince !), constitué d'un arc de cercle (ce qui n'a jamais été le cas), ayant une flêche (dans ce cas ce n'est plus un cercle mais un disque tronqué) de 15 % (ce qui n'est plus du tout un profil très mince)... génère un Cz (tiens donc un Cz)...

Petit rappel ; un arc de cercle est une portion de cercle et non un disque tronqué.
Un arc de cercle avec 15 % de flèche est un profil mince à forte courbure.
Le Cz est bien la partie utile des actions aérodynamiques.

Certes, mais un profil est une section pleine et non une ligne si on veut qu'il agisse (rigidité)... Par ailleurs, le profil d'arquée, comme son nom l'indique, n'est pas à rayon constant, c'est l'arquée qui est constante. Ci avant, la démonstration que, pour l'autogire, le Cz n'apporte rien, c'est le Cx qui est utile, comme pour le parachute.

....Oui l'aile est une machine qui transforme une énergie en quantité de mouvement. La portance... Pardon !... La résultante aérodynamique qui en sort est le fruit dont l'homme exploite la plus grande part en "portance", le reste devenant de la traînée.

Il n’y a pas d’energie dans l’affaire ( on considère que l’on est en 2D et sans viscosité )
L’aile génère une force et parfois un moment, en modifiant localement la quantité de mouvement des quelques particules de fluide qui passent à sa portée


.

C'est la première approximation faite par les aérodynamiciens qui utilisèrent l'analogie de Bernoulli, considérer qu'il n'y a pas de viscosité... Les limites de cette théorie commencent donc dès que la viscosité de l'air se manifeste. Pour eux, la variation de pression est directement liée aux différences de vitesses... Glauert, dont vous avez cité le nom, tenta de sortir de ces suppositions.

[gma]

Ok merci. En hélico pour le moment je n'ai fait que des autorotations non verticales. Je vais chercher s'il y a des vidéos (pas encore vu ça). Apparemment les hélicos planent mieux que certains chasseurs.

La référence mondiale c'est le "SO 1221 "Djinn"... J'ai vu cette machine exploitée par "phitagri" en région champenoise, au mains de Jacques Belleville, se poser en autorotation à côté du camion de transport, puis redécoller pour venir se poser sur le plateau du camion (la surface étant petite et devenue "floue" avec le défilement des piquets de vignes dans les yeux, Jacques refusait de se poser directement sur le camion)... Sans la turbine !

https://www.youtube.com/watch?v=nf5alKYczs8

[Haflinger]

Oui, c'est ça, composante verticale s"opposant au poids donc... Et vous aurez compris que la force de portance s'exprime, de facto, par rapport au trèdre lié à la terre (axe Z porté par la direction verticale (le poids))...

Que vous commencez à saisir la différence entre le Cz' de l'avion dans trièdre Ox'y'z' et le Cz de l'aile du trièdre aérodynamique Oxyz...

Que pour déduire le Cz' de l'avion, il faut connaître le Cz de l'aile et le calage (la polaire de l'aile étant graduée en incidence), éventuellement l'inclinaison et le lacet.

que je commence a saisir ? trop drole !!!

ben non, la portance est liee au flux et a rien d'autre, ni a l'avion, ni a l'aile, ni a la planete

[Haflinger]

Bravo à Anthony d'avoir corrigé le titre.

autorotation verticale

Quel appareil ferait une autorotation verticale? Autogire ou hélico, que la voilure soit tournante n'en fait pas une "brique" en cas de moteur off: il a toujours une voilure et plane comme n'importe quel aéronef muni d'une voilure, avec une finesse max et une vitesse horizontale. Ce qui permet de choisir ses options.

ce n'est pas moi qui ai evoque ce cas mais effectivement un pilote d'helico comme de giro peut faire une autorotation verticale, ou aussi une autorotation arriere,
autorotation verticale du rotor qui s'apparente aerodynamiquement a une vrille en avion, la difference etant que les pales annulent mutuellement leur force centripete

quel est le probleme ?

[Haflinger]

Petit rappel ; un arc de cercle est une portion de cercle et non un disque tronqué.

ben oui, et sans doute un lien qui parait evident de la corde de profil avec la corde de l'arc

[gma]

Petit rappel ; un arc de cercle est une portion de cercle et non un disque tronqué.

ben oui, et sans doute un lien qui parait evident de la corde de profil avec la corde de l'arc

Ce qui ne fait d'un profil d'aile une portion de cercle pour autant...

[Gilles131]

Autrement dit, la référence de mesure de l'incidence est ce que l'on a décidé de prendre comme référence pour mesurer l'incidence : on est d'accord...

Le nom "incidence" est attaché à la référence "direction des vitesses", comme le nom "altitude" est attaché à la référence "niveau moyen des mers et océans"...

Bien évidemment, puisque c'est par définition la direction de la vitesse par rapport à la cellule. La seule question est: sur la cellule, par rapport à quelle référence choisit-on de mesurer la direction du courant d'air?
(Note que quand on parle de vitesse de l'air à l'infini amont, on parle bien de la vitesse de l'avion dans l'air...)

...
Le choix de la référence a peu d'importance, il suffit de la connaitre et de pouvoir la déterminer aisément sur la maquette de soufflerie avec laquelle nous allons tracer les courbes aérodynamiques Cz(α), Cz(Cx), Cz(Cm), etc.

Ben non justement !... Le choix de la référence a une importance capitale... Je vais d'ailleurs vous le montrer !...
Les coefficients que vous évoquez (Cz, Cx, Cy) sont des projections sur les trois axes d'un trièdre, celui "aérodynamique" (trièdre aérodynamique étant son nom) du coefficient "C" de la résultante. Or ce trièdre est attaché à la direction des vitesses puisque, comme sa définition le précise, "l'axe X du trièdre aérodynamique est porté par la direction des vitesses"...

Ca, ça n'a rien à voir avec l'incidence: c'est la définition de la décomposition de la résultante aérodynamique en ses deux composantes: portance, normale à la vitesse, et trainée, selon l'axe de la vitesse.

Pour un profil, la corde s'impose: elle a un sens physique (le "plan" d'une section de voilure construite sur ce profil) et on la détermine précisément par les points de tangence les plus éloignés au bord d'attaque et bord de fuite.
L'incidence est, par définition, l'angle, mesuré dans le plan du profil, entre cette référence et le vecteur vitesse à l'infini amont (c'est-à-dire suffisamment loin devant pour que les lignes de courant n'aient pas commencé à dévier pour contourner le profil - Splitdog, si tu nous lit ).

Pour une voilure complète, de profils, épaisseurs, et calages variables selon l'envergure, la référence précédente n'a plus de sens. On choisit donc la corde d'un profil donné comme référence d'incidence voilure. Il est assez logique de choisir la corde du profil d'emplanture car c'est la plus facile à repérer, sur le fuselage comme sur chaque demi-voilure. Mais on pourrait aussi bien utiliser la corde d'un profil particulier (par exemple, à une cassure de bord d'attaque ou bien de dièdre...) Ou encore la corde moyenne aérodynamique de la voilure, notion plus théorique, mais pourquoi pas?

Pour un avion complet, il est plus facile de prendre une référence aisément repérable sur le fuselage: ce peut être le plan du plancher cabine, le rail de verrière, un longeron particulier de sa structure, etc. On le baptise en général RHF, référence horizontale fuselage. Mais elle est tout aussi arbitraire.
Passer d'une référence à l'autre ne fait que décaler l'origine des courbes, mais ne change en rien le comportement de l'avion, et permet tout autant la détermination des incidences caractéristiques utilisées dans le pilotage comme dans les perfos.

En réalité, on procède plus simplement...

D'abord, on calcule l'aile, ce qui va donner une "polaire" (courbe Cz/Cx graduée en incidence)... Sur laquelle on viens gréver les traînées du fuselage (la polaire s'allonge sur l'axe de Cx (car les Cx totaux augmentent) alors qu'elle ne varie pas en Cz (si le fuselage n'est pas porteur).
Et on connait l'écart angulaire entre fuselage et aile (le calage)... C'est d'ailleurs après avoir calculé aile et fuselage séparément (deux polaires distinctes) qu'on les associe pour trouver le meilleurs "calage".

Oui, mais pour calculer ton aile tu utilises des courbes issues de mesures en soufflerie: celles-ci utilisent normalement comme référence d'incidence la corde du profil.
Comme ta voilure est tridimensionnelle, la notion de "corde du profil" n'a alors plus de sens, sauf à définir de quel profil tu parles. Quand tu souffles ta voilure, il faut définir le zéro des incidences. Tu peux, par exemple, dire que l'incidence sera nulle quand le courant arrivera selon la corde du profil d'emplanture. Ce n'est qu'un choix parmi d'autres.

Puis, quand tu auras implanté ta voilure sur le fuselage, tu l'auras calée avec un certain angle entre la corde de référence de ta voilure et la référence que tu auras choisie sur ton fuselage. C'est à partir de cette nouvelle référence que tu vas mesurer les incidences quand tu souffleras ta maquette.
Tout ça n'est que convention, et choix pratique pour la facilité des mesures. Ca ne change rien à la mécanique du vol, ça déplace juste le zéro des courbes: tu décrocheras peut-être à 15° d'incidence voilure, mais à 12° d'incidence avion... Et alors?
Et, si ton profil d'emplanture a une incidence de 15° au décrochage, celui d'extrémité aura peut-être une incidence de 12 ou 13°... Et alors?

En fait, le seul intérêt de la référence de mesure de l'incidence est de savoir de quoi l'on parle en construisant, ou en utilisant, les courbes issues de la soufflerie. En vol, tu ne connais pas ton incidence et tu t'en fiches pas mal.
Et pour les rares qui l'utilisent (les marins par exemple) si tu approches à x degrés d'incidence, tu ne sais pas par rapport à quoi sont mesurés ces x degrés. Tu te contentes d'aligner l'aiguille de ton incidencemètre sur la valeur x.

En aviation, aile et fuselage étant liés (dans la plupart des cas), on a très vite fait de mélanger les deux références géométriques (la corde de l'aile et l'axe du fuselage), puis de croire que tout ce petit monde évolue dans un seul référentiel...

On n'évolue pas dans un référentiel, on définit un ou des référentiels pour modéliser ce que l'on cherche à calculer. Un référentiel est une construction arbitraire, pas une loi de la nature.

encore de nos jours, on confond "trièdre de l'avion (celui dont l'axe Z est porté par le poids)" et "trièdre aérodynamique (celui dont l'axe X est porté par la direction des vitesses)"...

Bien sûr que non. Pourquoi voudrais-tu qu'on les confonde?

[gma]

Le nom "incidence" est attaché à la référence "direction des vitesses", comme le nom "altitude" est attaché à la référence "niveau moyen des mers et océans"...

Bien évidemment, puisque c'est par définition la direction de la vitesse par rapport à la cellule. La seule question est: sur la cellule, par rapport à quelle référence choisit-on de mesurer la direction du courant d'air?
(Note que quand on parle de vitesse de l'air à l'infini amont, on parle bien de la vitesse de l'avion dans l'air...)

La référence ?... Toujours la même : Direction des vitesses. Ensuite, sur la cellule, c'est généralement l'incidence de l'axe longitudinal qui est mesurée. Mais cet axe n'est pas une référence dans ce cas, c'est juste le lieu mesuré (comme l'altimètre affiche l'altitude des prises statique et non celle des roues)... J'exagère un tantinet hein !...

Oui, mais pour calculer ton aile tu utilises des courbes issues de mesures en soufflerie: celles-ci utilisent normalement comme référence d'incidence la corde du profil.
Comme ta voilure est tridimensionnelle, la notion de "corde du profil" n'a alors plus de sens, sauf à définir de quel profil tu parles. Quand tu souffles ta voilure, il faut définir le zéro des incidences. Tu peux, par exemple, dire que l'incidence sera nulle quand le courant arrivera selon la corde du profil d'emplanture. Ce n'est qu'un choix parmi d'autres.
Puis, quand tu auras implanté ta voilure sur le fuselage, tu l'auras calée avec un certain angle entre la corde de référence de ta voilure et la référence que tu auras choisie sur ton fuselage. C'est à partir de cette nouvelle référence que tu vas mesurer les incidences quand tu souffleras ta maquette.
Tout ça n'est que convention, et choix pratique pour la facilité des mesures. Ca ne change rien à la mécanique du vol, ça déplace juste le zéro des courbes: tu décrocheras peut-être à 15° d'incidence voilure, mais à 12° d'incidence avion... Et alors?
Et, si ton profil d'emplanture a une incidence de 15° au décrochage, celui d'extrémité aura peut-être une incidence de 12 ou 13°... Et alors?

En fait, le seul intérêt de la référence de mesure de l'incidence est de savoir de quoi l'on parle en construisant, ou en utilisant, les courbes issues de la soufflerie. En vol, tu ne connais pas ton incidence et tu t'en fiches pas mal.
Et pour les rares qui l'utilisent (les marins par exemple) si tu approches à x degrés d'incidence, tu ne sais pas par rapport à quoi sont mesurés ces x degrés. Tu te contentes d'aligner l'aiguille de ton incidencemètre sur la valeur x.

La corde de profil est l'axe mesuré (pas la référence). Certains se réfèrent à la corde moyenne (car elle est aussi utilisée pour d'autres limitations, comme le centrage par exemple... Cas des avions à aile trapézoïdale), d'autres utilisent la corde d'emplanture (aile droite). C'est effectivement le constructeur qui fait le choix, étant entendu que les courbes de l'aile seule sont ensuite corrigées au cas de l'avion tout entier et graduée en conséquence.
Effectivement, en vol on ne connaît pas l'incidence... Par contre, on peut la déduire aisément, via un réglage judicieux de l'horizon artificiel à l'aide du variomètre... Ce qui permettra, par la lecture combinée de ces deux instruments, de ne jamais atteindre l'incidence critique de décrochage.
A ceux qui lisent mal, et pour parer à toutes polémiques, je reprécise mes propos : Avec un réglage judicieux de l'horizon artificiel (gradué) à l'aide du variomètre, on peut déduire l'incidence... (je n'ai donc pas écrit que l'horizon artificiel indiquait l'incidence !)...

[Tontonlyco]

Vous voulez dire variomètre à zéro ?