Empennage porteur??

[Gilles131]

Retrouvé cette citation de Philippe dans un vieux sujet:

Depuis que j'ai 12 ans, (ce qui fait un certain temps), on me répète que l'empennage classique est déporteur (contrairement au canard), autrement dit que sa portance est négative.
Et pour les cours théoriques, j'utilise le fameux petit dessin avec une flèche vers le bas au niveau de l'empennage.

C'est une erreur très répandue et persistante, due à une confusion entre le foyer de la voilure et celui de l'avion complet, ainsi qu'entre l'équilibre et la stabilité.
Démystifions:

Prenons le cas simple d'une voilure à profil symétrique à laquelle est associé un empennage à profil lui aussi symétrique:
- le Cm0 est nul par symétrie
- la portance voilure Zv est appliquée au foyer voilure Fv (pratiquement: 25% de sa corde aérodynamique moyenne)
- la portance empennage Ze est appliquée au foyer empennage Fe (pratiquement: 25% de sa corde aérodynamique moyenne)
- le poids est appliqué au centre de gravité de l'avion

Dans ce cas, dès que le centrage est plus arrière que 25%, l'équilibre longitudinal implique que l'empennage soit nécessairement porteur:



La portance empennage Ze vaut Zv.Lv/Le, où Lv et Le sont les bras de leviers respectifs des foyers voilure et empennage par rapport au centre de gravité.

La stabilité, elle, est assurée tant que le centre de gravité est en avant du foyer de l'avion complet Fac, dont la position est fonction de la surface et de la position de l'empennage (bras de levier, position par rapport au sillage de la voilure...)

Notons que plus nous agrandissons l'empennage, plus nous reculons le foyer de l'avion complet, et plus nous pouvons reculer le centrage. Lv augmente, Le diminue, la portance d'empennage augmente et celle de la voilure diminue.
Augmentons encore la surface de l'empennage... et nous obtenons un avion canard, dont personne ne doute que la surface arrière (l'"empennage") soit franchement porteuse:



L'avion "classique" et le "canard" sont exactement la même chose, on passe de l'une à l'autre formule sans aucune discontinuité simplement en augmentant la surface de l'empennage et en reculant le centrage autant que le permet le recul du foyer avion complet (et comme la portance de la "voilure" diminue, on peut réduire sa surface en conséquence)



Dans le cas général d'un profil de voilure non symétrique:
- le Cm0 est non nul, en général piqueur.
- au foyer voilure Fv s'appliquent la portance et le moment de tangage M=1/2 ρ V²SlCm0 (l est la corde aérodynamique moyenne). Le coefficient de moment y est constant, c'est la définition même du foyer: il vaut donc Cm0
- au foyer empennage Fe s'applique la portance empennage (nous supposerons son profil symétrique pour ne pas compliquer inutilement)



Le coefficient de portance empennage Cze vaut (Lv.Czv-l.Cmo)/Le. Il peut-être positif pour un centrage suffisamment arrière.
Exemple: pour un NACA 63212 (Cm0 piqueur de 0,04 en valeur absolue) de 2m de corde aérodynamique moyenne, à un centrage de 35% l'empennage devient porteur des que le Cz voilure atteint 0,4 ou une incidence de 2° (c'est-à-dire encore bien dans la bosse laminaire).
Ou encore: pour un planeur DG-200 à profil Wortmann FX67K170, le constructeur recommande de ne pas centrer plus arrière que 2/3 à 3/4 de la plage, où se situe l'optimum de performances. Au-delà la portance de l'empennage devient positive et le fait trainer plus que le gain sur la trainée de la voilure déchargée d'autant.

[Tontonlyco]

Belle démonstration pertinente de Gilles123,505 tant qu'il ne s'aventure pas dans les câbles électriques il connait son sujet..

[Gilles131]

Ce qui montre bien que quand on a des arguments, il n'est nul besoin de se réfugier dans la mauvaise foi.

[Tontonlyco]

il n'est nul besoin de se réfugier dans la mauvaise foi.

Remords tardifs..?

[Matthias]

Un seul être vous manque...

[Gilles131]

il n'est nul besoin de se réfugier dans la mauvaise foi.

Remords tardifs..?

C'est ça, Tonton, fais semblant de ne pas comprendre!
Celui qui n'a que comme argument que la mauvaise foi (le CCA est un exemple parmi tellement d'autres) n'est probablement pas aussi compétent qu'il le prétend. Mais cela ne l'empêche aucunement de troller à tout va sur tous les sujets.

[Tontonlyco]

Où ça la mauvaise foi ?

Je n'ai pas vu de CCA dans l'aviation légère, les constructeurs ne doivent pas connaitre votre matériau miracle.

Vous n'avez toujours pas compris que le CCA s'utilise en aviation commerciale pour la distribution du courant alternatif 400hz, en avionique zéro

[ambassadeur]

foi sans "s" !!

[Tontonlyco]

j'ai corrigé

[Gilles131]

Trolle, Tonton, trolle... ça t'occupe.

[popele3]

Vous n'avez toujours pas compris que le CCA s'utilise en aviation commerciale pour la distribution du courant alternatif 400hz, en avionique zéro

Ah parce que la batterie et le démarreur sur un Bücker font partie de l'avionique ?
Merci Tonton, grâce à toi mes connaissances progressent...

[Delépine]

Démystifions:

Démythifions cette histoire et démystifions ses innombrables mystifiés.

[Delépine]

Depuis que j'ai 12 ans, (ce qui fait un certain temps), on me répète que l'empennage classique est déporteur (contrairement au canard), autrement dit que sa portance est négative.
Et pour les cours théoriques, j'utilise le fameux petit dessin avec une flèche vers le bas au niveau de l'empennage.

Si vous voulez rire, attendez le prochain qui vous fera ce fameux petit dessin.
"fort bien", lui-direz-vous, "et maintenant imaginons que le CG soit non pas un peu en avant du centre de portance de l'aile seule, mais un peu en arrière. Puis, reprenons le même fameux raisonnement".

"Une perturbation" poursuivrez-vous "cabre soudain l'appareil. On voit alors que l'incidence de l'empennage horizontal augmente, ce qui augmente sa portance et donc ramène le nez à piquer".

Mince, alors ? On avait démontré de cette façon la stabilité lorsque le CG est en avant du CP, et voilà que si on regarde ce qui se passe quand il en est en arrière, ça fonctionne pareillement

[Delépine]

Je précise que l'avionnette marchoise de M. Trimouille, par exemple, étant centrée maxi avant à 27% et maxi arrière à 29%, et étant munie d'un profil NACA 2.30.12 au centre de portance de l'aile seule supposé cloué à 25%, a son empennage toujours porteur.

Si elle est stable, du moins ! Allez savoir.

[Delépine]

Ce même concepteur a cru longtemps lui aussi comme un imbécile à ce qu'on lui avait si longtemps raconté sur la nécessité d'avoir le CG en avant du CP.

Il a conçu ses premiers doutes en lisant qu'avec son NACA 23015 tel avion avait pour plage de centrage permise : de 15 à 30 %.

A 30% pour un CP riveté à 25% ? Impossible...

Et puis au fil des ans il a dessiné des tas d'avionnettes au CG soigneusement en avant de 25% de l'aile seule. Elles avaient en commun d'être bizarres et de ne pas ressembler aux monoplaces connus, et d'exiger de leur fuselage un extension inutilement pesante.
Par bribes il comprit qu'on lui avait enseigné de la théorie simplette bonne pour les pilotes ordinaires, mais pas pour les concepteurs.
Il en veut toujours à ceux qui lui ont fait perdre son temps !