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Vy et la Finesse Max.

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Vy et la Finesse Max.

Messagede E.T. le Lundi 13 Août 2018 12:24

hi,
Peux t on m'expliquer (simplement ;-)
- lorsque l'on étudie les courbes de puissance nécessaire au vol, où l'on montre que Vy est au point entre premier et second régime, on nous dit que la vitesse de finesse max. est légèrement supérieure à Vy.
- lorsqu'on lit les manuels de vols de différents avions il est en générale indiqué une vitesse de finesse max inférieure à Vy
(DR400/120 Vy 145, finesse max 135, CR100 Vy 165 Finesse max. 150)

merci très beaucoup !
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede Delépine le Lundi 13 Août 2018 13:06

Vy est la vitesse de meilleur taux de montée.
On a dû tenir compte du besoin de refroidissement du moteur !
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede E.T. le Lundi 13 Août 2018 13:56

hi,

je parle de ce type de courbes :


Image

en alpha 3 Vy
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede E.T. le Lundi 13 Août 2018 14:03

hi,

ou comme çà :

Image
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede Delépine le Lundi 13 Août 2018 14:09

J'avais bien compris. Je suggérais donc une "Vy corrigée des nécessités du refroidissement". Image
Je n'y crois guère, à la vérité, mais je ne comprends pas plus que toi !
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede E.T. le Lundi 13 Août 2018 14:16

Delépine a écrit:J'avais bien compris. !

je m'en doutais ;-)
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede robur le Lundi 13 Août 2018 14:26

E.T. a écrit:hi,
Peux t on m'expliquer (simplement ;-)
- lorsque l'on étudie les courbes de puissance nécessaire au vol, où l'on montre que Vy est au point entre premier et second régime, on nous dit que la vitesse de finesse max. est légèrement supérieure à Vy.
- lorsqu'on lit les manuels de vols de différents avions il est en générale indiqué une vitesse de finesse max inférieure à Vy
(DR400/120 Vy 145, finesse max 135, CR100 Vy 165 Finesse max. 150)

merci très beaucoup !


La puissance nécessaire pour maintenir le palier est minimale à l’incidence pour laquelle   Cx²^2 / Cz^3 est minimal.
( Cette incidence est supérieure à celle qui donne la finesse max  ( Cz/Cx mini ).)

C’est donc à cette incidence que l’excédent de puissance devrait être maximal ,malheureusement,  en volant  à cette incidence  une hélice à calage fixe, ne fournit pas la puissance permettant  d’obtenir la Vz maximale.
La Vz max peut donc s’obtenir avec une incidence inférieure à l’incidence de finesse max

Espérant être clair .

Image
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede E.T. le Lundi 13 Août 2018 14:55

oui,

mais nulle part on ne montre une courbe de GMP "réelle", tenant donc compte du rendement effectif de l'ensemble moteur/hélice.
sur les courbes des schémas au dessus, on montre bien une montée en puissance à gauche et une chute à droite. en fait la courbe devrait être ascendante pendant un grand moment, non ?
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede JAimeLesAvions le Lundi 13 Août 2018 16:05

En plus il y a le flux d'air de l'hélice qui modifie significativement les choses.
Par exemple dans un manuel j'ai lu que la vitesse de décrochage plein gaz est typiquement inférieure de 10kt à la vitesse de décrochage moteur réduit.
(Je n'ai pas mesuré moi même, j'ai horreur du décrochage plein gaz qui est très brutal, mais je pense cependant que ce serait bien de montrer à l'élève comme ça se passe)
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede Luc Lion le Lundi 13 Août 2018 16:20

E.T.

je ne peux pas visualiser les courbes que tu fournis, mais effectivement l'explication est très simple et peut être analysée ou expliquée à l'aide d'un seul graphe.
Image

Pour bien analyser cette courbe, une petite mise au point s'impose.
Dans ta question sont mélangés plusieurs concepts qui sont reliés mais qui ne sont pas équivalents:
- "puissance nécessaire", "puissance disponible" et leur difference la "puissance excédentaire" (Vy est la vitesse où la puissance excédentaire atteint un maximum)
- courbes de puissance et courbes de traînée (la vitesse de finesse max est la vitesse où la traînée est minimale)

Courbe de puissance nécessaire
Sur le graphe, c'est la courbe pleine en bleu.
Elle indique la puissance consommée par le vol en fonction de la vitesse air.
Elle passe par un minimum noté Vmp (en anglais, velocity minimum power), c'est la vitesse qui marque la transition entre le premier et le second régime ; en deça de cette vitesse, toute diminution de la vitesse augmente la puissance consommée et, au-delà, toute augmentation de la vitesse augmente aussi la puissance consommée.
Cette vitesse Vmp est la vitesse d'endurance maximale, c'est à dire celle où, sans motorisation, on reste le plus longtemps en l'air.

Lecture de la traînée
A vitesse constante et sans considérer les variations énergie potentielle par gain ou perte d'altitude, la puissance consommée sert à vaincre la traînée.
On a la relation:
   P = D . v      (avec P = puissance consommée, D = traînée, v = vitesse air)
et donc aussi:
   D = P / v
Or, pour tout point de la courbe bleue, P est l'ordonnée du point (sa coordonnée y) et v est son abscisse (sa coordonnée x).
D = P / v    est donc la pente de la droite qui joint l'origine au point et cette pente visualise la valeur de la traînée.
Si tu dessine mentalement ces droites pour tous les points de la courbe bleue tu constateras que la pente continue à diminuer au delà de Vmp (le minimum de la courbe) et que la pente devient minnimale pour la droite qui est juste tangente à la courbe.
Le dessin suivant permet de mieux visualiser ce point (ici marqué "B"):
Image
Ce point correspond à la vitesse où la traînée est minimale ; c'est donc aussi la vitesse de finesse maximale (la portance est constante).
On le note Vmd (velocity minimum drag) en anglais.
Donc sur ce deuxième dessin, la vitesse "A" est Vmp la vitesse de meilleure endurance, et "B" est Vmd la vitesse de meilleure finesse.

Courbe de la puissance disponible
Revenons au premier graphe.
La courbe en pointillés bleus représente la puissance disponible délivrée par l'hélice.
Elle augmente avec la vitesse air jusqu'à un maximum choisi par conception pour correspondre à la vitesse de croisière de l'avion.
Pour les hélices à pas fixe, il est facile de comprendre que la puissance délivrée augmente avec la vitesse de rotation jusqu'à atteindre un maximum.
Pour les hélices "constant speed", l'effet est moins marqué, mais le rendement de l'hélice augmente lorsque la pression dynamique de l'air augmente.
La formule est:
   R = 2 / (1 + √(Ph/Pdyn + 1) )
où Ph est la pression développée par le disque de l'hélice et Pdyn est la pression dynamique, Pdyn = 1/2 . ρ . v²
(pour plus de détails voir le site : http://inter.action.free.fr/publication ... elice.html )

Pourquoi parler de la puissance disponible ?
Parce que, lorsque l'on monte à vitesse constante, la partie de la puissance disponible qui n'est pas consommée par la traînée est transformée en énergie géopotentielle et donc en hauteur.
La différence entre la puissance disponible et la puissance nécessaire est donc la puissance excédentaire et c'est celle qui fait monter.
La différence entre la courbe en pointillé et la courbe pleine indique donc le gain de hauteur par unité de temps (taux de montée) en fonction de la vitesse.
Sur le graphe, on devine que la différence entre les deux courbe continue à augmenter au-delà de Vmp et qu'elle atteint un maximum quelque part entre la vitesse de puissance nécessaire minimale Vmp et la puissance délivrée maximale (je n'en connais pas le symbole).

Il est malaisé d'imaginer la différence entre les deux courbes mais cela devrait ressembler à ceci:
Image
C'est la courbe de puissance excédentaire.
Il faut prolonger mentallement la courbe à gauche jusqu'à ce qu'elle atteigne zéro (en ordonnée) ; c'est la vitesse basse où il n'y a plus de puissance excédentaire (Vzrc : velocity zero rate of climb).
Il faut aussi prolonger mentallement la courbe à droite jusqu'à ce qu'elle atteigne zéro ; c'est la vitesse maximale en palier.

Le maximum de cette courbe est la vitesse où la puisance excédentaire est maximale et donc où le taux de montée est maximal ; c'est Vy .

Lecture de la force ascentionnelle
De nouveau, le graphe de la puissance excédentaire est un graphe de puissance par vitesse.
Et donc la pente de la droite qui joint un point de la courbe à l'origine indique la valeur de la force qui accomplit le travail.
Ici c'est la force ascentionnelle qui tire l'avion vers le haut.
On voit que, cette fois, la droite tangente indique un maximum de cette force et que le point concerné correspond à une vitesse plus faible que Vy.
Un maximum de force ascentionnelle correspond à une pente de montée maximale ; la vitesse est donc Vx, vitesse de meilleur angle de montée.

Résumé
On a donc deux paires de vitesses optimales :
-- les vitesses optimales de consommation :
.     Vmp, consommation minimale de puissance, meilleure endurance
.     Vmd, consommation minimale de traction, meilleure finesse, meilleur plané
.     On a la relation:    Vmp <= Vmd
-- les vitesses optimales de puissance ou traction excédentaire :
.     Vy, meilleur excédent de puissance, meilleur taux de montée
.     Vx, meilleur excédent de traction, meilleur angle de montée
.     On a la relation:    Vx <= Vy

Il n'y a pas de relation figée entre ces deux paires ; leur relation dépend de la courbe de puissance disponible et de l'emplacement de son maximum.
Le premier graphe illustre bien ce fait avec deux cas de figure :
- pour un avion de voyage, le maximum de puissance disponible est procuré à une vitesse supérieure à Vmp.
  On a souvent:    Vy ~= Vmd
  Et donc:   Vx ~= Vmp <= Vy ~= Vmd
- pour un avionde remorquage, le maximum de puissance disponible est procuré à une vitesse nettement inférieure à Vmp.
  On a à peu près:     Vx <= Vy <= Vmp <= Vmd

Note: il y a une relation théorique entre Vmp et Vmd, c'est:
   Vmd = 3^(1/4) . Vmp
ou Vmd = 1.32 . Vmp
ou Vmp = 0.76 . Vmd
Mais c'est une approximation qui se base sur l'idée que la traìnée totale vaut deux fois la traînée induite sue toute la plage de Vmp à Vmd.
Note2 : il n'y a pas de relation théorique similaire entre Vx et Vy.
On ne peut que dire    Vx <= Vy   et   Vx se rapproche de Vy au fur et à mesure que l'on monte jusqu'à   Vx = Vy = 0   au plafond.
C'est parce que la courbe de puissance excédentaire devient de plus en plus plate et fine.

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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede E.T. le Lundi 13 Août 2018 16:54

oki,

je relirai à tête reposé, mais on voit bien sur ton dessin, que la courbe de puissance n'a pas du tout la tête de ce qui est habituellement proposé dans les schémas puissance nécessaire au vol habituellement utilisés....
cce qui fait que si la "bosse" de puissance est décalé à droite du "creux" de trainée, on peut expliquer le truc. non ?
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede Luc Lion le Lundi 13 Août 2018 17:09

Attention : c'est une bosse de puissance (disponible) et un creux de puissance (nécessaire) : tu ne peux pas mélanger des courbes de puissance et des courbes de force dans le même dessin.

La bosse de puissance disponible est presque TOUJOURS décalée à droite du creux de puissance nécessaire parce que la bosse de puissance disponible est placée par conception aux alentours de la vitesse de croisière.
Et on ne conçoit normalement pas un avion avec une vitesse de croisière voisine de de la vitesse de finesse max car cela signifie soit que la trainée induite est très importante et donc que l'avion n'a pas d'allongement (fer à repasser)
soit que l'avion est sous-motorisé et qu'il est juste capable de voler aux alentours de la vitesse de traînée minimale et est donc dangereux.

Mais, comme vu plus haut, l'avion de remorquage est une exception.

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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede robur le Lundi 13 Août 2018 18:34

Luc Lion a écrit:...Et on ne conçoit normalement pas un avion avec une vitesse de croisière voisine de de la vitesse de finesse max car cela signifie soit que la trainée induite est très importante et donc que l'avion n'a pas d'allongement (fer à repasser)
soit que l'avion est sous-motorisé et qu'il est juste capable de voler aux alentours de la vitesse de traînée minimale et est donc dangereux....


Et pourtant , avec un ( ou plusieurs ) moteur(s) à pistons, la distance franchissable maximale  sera obtenue  en volant ( sans trop de danger ) à l’incidence de finesse max.

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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede Luc Lion le Lundi 13 Août 2018 18:35

Oui mais avec une réserve de puissance qui fournit la sécurité.

Luc
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Re: Vy et la Finesse Max.

Messagede Delépine le Lundi 13 Août 2018 19:15

Des écolos viennent d'obtenir de la justice européenne le droit d'attaquer l'UE pour mesures insuffisantes contre le réchauffement climatique : la croisière à vitesse de finesse maximum devrait devenir obligatoire.
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