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28 février 2008 4 28 /02 /février /2008 20:15

v       Vol en virage symétrique en palier

Ø        Comment la mise en virage de l’avion se fait-elle ?

Ø        En appuyant sur le palonnier Þ oui, mais le taux de virage serait très faible, dissymétrie aérodynamique appelée dérapage engendrant une traînée très importante et pouvant devenir dangereuse (baisse de la vitesse, roulis induit, décrochage dissymétrique et départ en vrille Þ simuler avec la maquette

Ø        En inclinant le manche à droite ou à gauche Þ oui, c’est l’inclinaison de la portance qui va créer une force déviatrice et mettre l’avion en virage. Il faudra en même temps tirer sur le manche pour augmenter l’incidence et donc la portance et pousser sur la manette des gaz pour compenser l’accroissement de traînée (plus l’incidence est importante, plus grande est la traînée)

Ø        Comment cela fonctionne-t-il au niveau des forces engagées ?

Ø        (fig. 6) Nous savons qu’en vol horizontal, la portance équilibre le poids de l’avion, ils ont par conséquent la même valeur.

(fig. 7) Si l’avion s’incline, la portance P s’incline également car elle est toujours perpendiculaire au plan moyen des ailes. Elle se décompose alors en deux forces :

§          une force centripète Fd ou déviatrice, car c’est elle qui crée le virage

§          une force qui essaie d’équilibrer le poids qu’on appelle une composante de la portance C.

Or, il n’y a plus de force suffisante pour équilibrer le poids de l’avion qui descend par manque de portance P, la portance ayant gardé la même valeur qu’en vol horizontal.

(fig. 8) Pour que la portance en virage soit suffisante, il faudra qu’elle augmente de la valeur P’ qui sera d’autant plus grande que l’inclinaison sera importante. Ainsi la composante C équilibrera le poids de l’avion. Pour augmenter la portance en virage et maintenir la trajectoire horizontale, le pilote devra tirer sur le manche afin d’augmenter l’incidence donc la portance.

Observation : Virage à grande inclinaison (C2M8)

Ø        Peut-on incliner notre avion autant que l’on veut dans un virage en palier ?

Ø        Il va se retourner Þ oui, mais ce n’est pas le but recherché

Ø        Il va perdre de l’altitude, sauf si on la maintient en tirant sur le manche, mais :

§          (fig. 9) Nous voyons qu’à 60° d’inclinaison, la portance devra doubler pour maintenir le vol horizontal. A 90°, la portance devrait augmenter à l’infini ce qui est irréalisable, ce type de virage est donc impossible à maintenir constant en condition de vol en palier

§          Si on ne remet pas assez de gaz, l’incidence donc la traînée augmentant, la vitesse de l’avion va diminuer et on risque le décrochage (perte rapide d’altitude, le nez de l’avion plongeant en avant)

Ø        Comment savoir quelle sera notre vitesse de décrochage dans un virage en palier ?

Ø        Grâce au facteur de charge

(fig. 10) Si la portance doit augmenter en virage pour maintenir le vol horizontal, la force qui équilibre la portance en virage augmente de la même valeur, et donne l’impression au pilote de peser plus lourd que son poids et cela d’autant plus que l’inclinaison est grande : c’est le poids apparent Pa.

Le poids apparent Pa est le résultat du poids de l’avion P et de la force centrifuge Fc.

(fig. 11) On le remarque en faisant tourner rapidement un seau d’eau à bout de bras « qui tire dans la main » comme si le seau d’eau devenait plus lourd. Il le devient effectivement comme d’ailleurs le pilote et son avion. Son aile doit donc porter plus.

La relation entre poids de l’avion et poids apparent en virage s’appelle le facteur de charge, ainsi :   

 Pa = P ´ facteur de charge

et facteur de charge                 n =           portance (Rz)                          =              1             

                                                               Poids de l’avion (Mg)                             cos j

On calculera le facteur de charge avec une calculette scientifique, par calcul mental (vu plus tard en navigation), on pourra également connaître par cœur le tableau de correspondance :

 

j°

n

0

30

45

60

90

1

1,15

1,41

2

¥

 

(fig. 12) Plus l’inclinaison sera grande, plus le facteur de charge sera important, traduisant un Pa ainsi qu’un effort appliqué à l’aile plus élevé.

Utilisations du facteur de charge :

§          Le manuel de vol indiquera les efforts limites applicables à l’aile sans risquer la rupture en catégorie :

·          N pour Normale comme le Robin

·          U pour Utilitaire

·          A pour Acrobatique                                                              

§          La vitesse de décrochage croît comme la racine carrée du facteur de charge, donc plus le facteur de charge est important, plus la vitesse de décrochage est élevée.

Exemple : si la vitesse de décrochage de mon avion est de 94 km/h en palier et que j’incline mon avion de 30°, quelle sera ma nouvelle vitesse de décrochage ?

94 ´ racine carrée de 1,15 = 94 ´ 1,07 » 100                 Þ            mon avion décrochera en-dessous de 100 km/h d’où l’importance de remettre des gaz en virage serré. Ceci s’applique également lors d’une ressource (augmentation de la portance et donc du Pa lorsque l’on tire brutalement sur le manche)

Fiche élève n° 12 (AM 1-11) remplie avec l’aide de l’enseignant

v       Pourquoi en cas de perturbation, l’avion ne pivote-t-il pas dans tous les sens  et garde une certaine stabilité ?

Ø        Sur l’axe de lacet

(fig. 13) L’avion est une sorte de grosse girouette qui, grâce à sa dérive, se mettra automatiquement face au vent relatif

Ø        Sur l’axe de roulis

(fig. 14) En cas de rafale, l’avion aura tendance  à se mettre face au vent , mais le dièdre va augmenter la portance de l’aile au vent et compenser l’effet girouette (à démontrer avec la maquette).

Ø        Sur l’axe de tangage

(fig. 15) On parlera en termes de foyer (point d’application des variations de portance) et de centre de gravité. Pour qu’il y ait stabilité en cas de perturbation, il faut que le CG soit en avant du foyer.

§          Etape 1 : L’incidence augmente

§          Etape 2 : L’augmentation d’incidence induit une augmentation de la portance. L’augmentation de la portance apparaît au foyer F : une petite force, égale à l’augmentation de portance apparaît en F

§          Etape 3 : La petite force appliquée en F crée un moment piqueur du fait des position relatives du foyer et du CG

§          Etape 4 : Le moment piqueur tend à diminuer l’angle d’incidence, ce qui a pour effet de diminuer la portance. Elle revient à la valeur initiale, la situation d’équilibre est rétablie : l’avion est stable

(fig. 16) Plus la distance séparant le CG du foyer sera grande (tout en conservant le CG en avant du foyer), plus le moment [EB1] créé par la force appliquée en F sera grand.

Observation : Chargement et centrage (C1M7)

Centrage de l’avion

Plus nous chargeons l’avion vers l’avant, plus il faudra cabrer l’avion pour rester en palier. Il n’est pas possible d’avancer sans limite le centre de gravité de l’avion, le manche arriverait en butée arrière et l’avion descendrait irrémédiablement. Le centrage a donc une limité avant.

La limite arrière restera comme nous l’avons vu en avant du foyer pour conserver une certaine stabilité.

(fig. 17) L’espace compris entre la limite avant et la limite arrière du centrage est appelée la  plage de centrage

Il faudra veiller à ce que le centre de gravité se trouve bien dans la plage de centrage, cette opération s’appelle le centrage de l’avion et s’effectuera grâce à un diagramme se trouvant dans le manuel de vol de l’avion (revu en navigation).

Un centrage trop avant augmente la stabilité du vol mais rend l’avion difficilement manœuvrable dans le plan vertical : l’avion est « lourd du nez ».

Un centrage trop arrière augmente la maniabilité en profondeur mais rend le pilotage hypersensible.

Travail à la maison : Initiation à l’aéronautique pp 61-65

QCM 11 Vol local : montée puis mise en palier (mécanique du vol, facteur de charge et vitesse de décrochage, stabilité du vol) questions 1 à 20
QCM 11 Vol local : montée puis mise en palier (mécanique du vol, facteur de charge et vitesse de décrochage, stabilité du vol) questions 21 à 43

 [EB1](fig. 16) Le moment d’une force est sa capacité à mettre en rotation un objet, il est proportionnel à son intensité et à la distance séparant  son axe de l’axe de rotation , donc : moment M = F x d

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Published by Manu - dans Cours
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commentaires

Umberto 18/09/2008 09:15

Votresite serait  interessant si on pouvais le lere il est illisible dans ces couleurs

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