Leon Robin a écrit:"Action brutale" : le regretté G. Klopfstein m'avait gratifié d'un exposé sur la portance instationnaire - dont je n'avais jamais entendu parler auparavant - créée lors d'une action trop rapide (brutale) aux commandes. J'en ai simplement retenu que cela pouvait créer de de brefs facteurs de charge élevés dépassant largement les limites de l'avion, non indiqués par l'accéléromètre (tout au moins les modèles mécaniques) du fait de son inertie. Autrement dit, une bonne manière de casser la machine par des mouvements secs sur la profondeur au dernier moment. J'ai cru comprendre au'il s'agissait de la dérivée de l'accélération.
Un expert en méca vol pourrait-il nous en dire plus ?
En tout cas, c'était un des chevaux de bataille de Klopfstein, qui n'était pas du genre à raconter n'importe quoi en matière de méca vol.
On parle de portance instationnaire dès qu'il y a une variation rapide des flux aérodynamiques autour d'une surface portante.
Cette variation peut être causée par une action brutale sur une surface de contrôle, mais aussi par une rafale ou par un effet aéroélastique.
Si je ne me trompe, la mesure de la dérivée de l'accélération est plus une mesure du résultat qu'une mesure de la cause.
En gros, l'aérodynamique enseignée aux pilotes est essentiellement une "aérodynamique stationnaire".
C'est à dire une aérodynamique où l'on considère que les flux d'air ne varient pas dans le temps.
Bien sûr, on étudie ce qui se passe lorsque l'avion accélère ou change d'attitude.
Mais cette étude se contente d'examiner les flux et les forces dans une nouvelle configuration après un changement, cette configuration étant elle-même considérée comme stationnaire.
En allant un peu plus loin, on peut examiner comment une variation de vitesse du flux (longitudinale, normale et parallèle à la surface portante ou normale et perpendiculaire à l'axe de la surface) aboutit à une variation de la portance. Ce peut être aussi une variation de la portance due à un mouvement de flexion ou de torsion de la surface portante ou due à un mouvement d'une surface de contrôle.
Si ces variations de vitesse sont faibles par rapport à la vitesse relative de l'air, on parlera d' "aérodynamique quasi-stationnaire" et on se contentera d'xemininer les effets au premier degré de ces variations.
Traditionnellement, c'est dans ce contexte que l'on étudie les effets aéroélastiques.
Enfin, si les variations sont relativement importantes, il faudra se préoccuper des effets du second degré, c'est à dire des accélérations du flux ou des accélérations des mouvements de la surface portante.
On parle alors d' "aérodynamique instationnaire".
L'étude des effets du second degré ne permet plus de considérer l'air comme incompressible ; en effet, au second degré, les forces et les transfert d'énergie correspondent à l'émission d'ondes de compression.
Je présume que ce sont ces phénomènes d'onde de compression qui amenaient Monsieur Klopfstein à parler de "brefs facteurs de charge élevés".
Il est possible d'utiliser une formule simple pour évaluer une limite supérieure de ces effets compressifs (en régime subsonique).
Il s'agit de l'équation de Joukowsky, c'est à dire la formule qui permet aussi de calculer une limite haute pour les effet "coup de bélier" dans les canalisation.
Evidemment, dans le cas d'un avion, ce n'est pas pour évaluer les effets à distance puisque le milieu est ouvert.
La formule est:
∆P = ρ.c.∆v
Donc, par exemple, pour un mouvement brusque quasi-instantané qui amènerait à déplacer une couche limite de 10 cm en 0.1 seconde (soit 1 mètre par seconde), on aurait:
∆P = (1.225 kg/m³).(340 m/s).(1 m/s) = 416.5 Pa ou 42 kgf/m²
Je rappelle qu'il s'agit d'un maximum.
Il s'agit en fait de la force de rappel maximale que l'air peut fournir lorsqu'il est soumis à une onde de compression instantanée.
Cette pression est du même ordre de grandeur que la charge alaire d'un petit avion (73 kg/m² pour le PA28).
Ce n'est pas négligeable mais c'est sans commune mesure avec les forces développées dans l'effet aéroélastique lorsque les forces de rappel élastiques se combinent avec la pression aérodynamique.
Luc
Posté: Jeudi 30 Septembre 2021 18:32
