performance #2 Flashcards
La stabilité
- C’est la capacité d’un avion de retourner à
un état d’équilibre de vol donné lorsqu’il en
a été écarté, sans que le pilote n’ait à
intervenir.
La maniabilité
- C’est l’aptitude d’un avion à changer
d’assiette sans que le pilote ait à fournir un
effort excessif sur les commandes.
Induction ou mouvement induit
Définition : mouvement sur un axe provoqué
par les mouvements sur un autre axe
Exemples : roulis induit (induced roll) par le
lacet ou lacet induit (induced yaw) par le roulis
Les forces en présence (VOIR IMAGE)
- mg et Rza génère un
couple piqueur. - Rze crée un moment égal
et opposé à celui du
poids. - L’équilibre est obtenu.
Le centre de poussée
Le centre de poussée est le point d’application
de la résultante aérodynamique.
Par extension, et avec une marge d’erreur très
faible, il convient de le définir comme :
Le point d’application de la portance et de la
traînée
Le Foyer aérodynamique
- Point pour lequel le
moment de tangage
de l’avion ne varie pas
avec l’augmentation
de l’angle d’attaque.
Généralement à 25%
de la corde. - Détermine la stabilité
de l’avion
Le moment de tangage (VOIR IMAGE)
Il correspond à la somme des moments des forces
aérodynamiques et du poids par rapport au centre
de gravité.
il est difficile de disposer de ces 4 forces pour obtenir une solution viable, il
faut donc trouver une solution pour équilibrer les forces en présences.
À une bonne distance derrière le plan principal, l’empennage horizontal
produit une force aérodynamique qui s’oppose aux mauvaises tendances des 4
forces principales.
Le moment de tangage – Le plan Canard
Un avion-canard est un type d’avion possédant deux surfaces portantes,
un plan canard à l’avant, généralement porteur, et une aile principale
placée à l’arrière.
Avantages:
La surface du plan canard produit
normalement une portance positive (vers
le haut) qui s’ajoute à celle produite par
les ailes alors qu’un empennage classique
produit une déportance ou portance
négative (vers le bas), contrariant la
portance de l’aile principale, ce qui
augmente de fait la traînée.
Une bonne conception du plan canard
permet de protéger l’appareil contre
le décrochage.
Cette surface décroche en premier,
l’aéronef pique alors du nez, évitant le
décrochage de l’aile principale.
Le moment de tangage – Moteur ‘’Push / Pull’’ (voir image)
Panne moteur?
Stabilité statique
Stabilité dynamique
Stabilité statique:
* Étude des couples de
rappel mis en œuvre
après le changement de
régime ou de position.
Stabilité dynamique:
- Étude du mouvement de
retour après le
changement de régime ou
de position : fréquence,
amortissements des
oscillations
3 types
de
Stabilité
Statique (VOIR IMAGE)
Stabilité Neutre
Tendance à maintenir l’écart par rapport à la position d’origine sans
aucunes actions du pilote.
stabilité Négative
Tendance à augmenter l’écart par rapport à la position d’origine sans
aucunes actions du pilote.
Stabilité Positive
Tendance à diminuer l’écart par rapport à la position d’origine, pour y revenir
sans aucunes actions du pilote.
Le centrage d’un avion
- Calcul de positionnement du centre de gravité de
l’appareil. - Obligatoire avant chaque départ en vol.
- Il doit être dans un tableau imposé par le constructeur
pour que le vol puisse s’effectuer sans risque à la
sécurité du vol.
Quels effets aura le centrage sur la stabilité et maniabilité
de l’avion?
Centrage avant
Effort important sur Rz l’empennage
horizontal. Il y a donc une
limitation de l’amplitude du
manche vers l’arrière, d’où:
Maniabilité limitée
et
Plus Stable
Rafale vers le haut
* Augmentation de l’AOA;
* Avancement du centre de
poussée;
* Effet cabreur initialement;
* Suivi par un moment piqueur
fort. (d * Variation de Rz).
Retour vers la position initiale!
STABILITÉ
Stabilité longitudinale
- Pour obtenir la stabilité en tangage, il faut
que les forces agissent, dès que l’angle
d’attaque augmente (ou diminue), pour
repousser le nez de l’avion vers le bas(ou
vers le haut) et ramener l’angle d’attaque à
sa valeur initiale - Facteurs influençant la stabilité longitudinale:
– Position du centre de gravité (vu dans centrage et
stabilité)
– Le moment de tangage du plan principal (foyer)
– Le moment de tangage du fuselage
– L’empennage horizontal
(superficie, angle d’incidence, allongement, sa
distance avec le cg)
Centrage arrière
Peu ou pas d’effort sur l’empennage
horizontal. Ainsi, un petit
mouvement du manche se traduit
par des variations d’assiettes
importantes, d’où:
Maniabilité augmentée
et
Plus Instable
- Augmentation de l’AOA;
- Avancement du centre de
poussée; - Effet cabreur initialement;
- Suivi par un moment piqueur
faible (d * Variation de Rz).
L’effet cabreur n’est pas corrigé!
INSTABILITÉ
Stabilité latérale
- Pour qu’un avion soit latéralement stable, il
faut qu’un léger roulis non volontaire de la
part du pilote donne naissance à des forces
qui ramènent l’avion à sa position initiale. - Caractéristiques augmentant la stabilité:
– Ailes hautes
– Superficie de la dérive
– Angle de dièdre
– Ailes en flèche
Pour les ailes hautes, le centre
de gravité est plus bas que le plan des
ailes. Ainsi la stabilité latérale
augmente. La portance de
l’aile basse est supérieur à celle
de l’aile haute. La portance étant
décalée tend à créer un roulis pour ramener les
ailes à l’horizontale
Angle de dièdre
- Méthode la plus courante
- Dièdre positif augmente la stabilité
- Dièdre négatif diminue la stabilité
- Par définition, la portance, partie de la résultante
aérodynamique, est perpendiculaire au vent relatif. - Ainsi, le dièdre de l’aile vient modifier la direction de la portance.
La résultante de ces forces agit
latéralement et vers le bas produisant
un déséquilibre momentané qui
pousse l’avion du côté de l’inclinaison.
Il se produit alors une glissade, donc le
vent relatif est légèrement dévié du
côté de l’inclinaison.
L’angle d’attaque de l’aile abaissée augmente et celui de l’aile soulevée diminue.
De plus, le bout de l’aile abaissée devient, en quelque sorte, un bord d’attaque.
Ainsi, avec toutes ces raisons, la portance est plus élevée sur l’aile abaissée que
l’aile soulevée. Donc, après une légère glissage, l’avion revient de lui-même à sa
position initiale.
Note: Le vent latéral créé par la glissade aura un effet redresseur sur la dérive verticale.
Ailes en flèche
- Augmente la stabilité latérale
- l’aile pointant vers le bas
a une longueur de corde
effective plus courte - Cette longueur plus
courte de la corde
augmente la cambrure
effective (courbure) de
l’aile basse, ce qui
augmente la portance de
l’aile - Augmente la stabilité de route
La flèche vient modifier la valeur du vent relatif normal au bord d’attaque. Donc, la portance de
chaque aile est modifiée
L’ aile qui rencontre le vent
relatif avec moins d’angle de
flèche produit plus de
portance et en même temps
plus de trainée. Cette trainée
redressera l’avion vers la
position originale
Influence du fuselage
Le fuselage d’un avion est considéré comme un profil
aérodynamique et possède donc un angle attaque
lorsqu’il est soumis à un angle de dérapage.
S’il se comporte comme un profil aérodynamique,
étant soumis à un vent relatif sous un angle d’attaque correspondant à l’angle de dérapage, il va donc générer une résultante aérodynamique.
Il va donc générer une résultante aérodynamique
qui va éloigner l’avion de sa position d’équilibre et donc amplifier le dérapage.
influence de la position du centre de gravité
- Cependant, si le moment des forces latérales appliquées en arrière du CG est
supérieur au moment des forces appliquées en avant du CG, l’avion tend à revenir à
son cap initial. - Si au contraire, le moment de lacet est plus grand en avant qu’en arrière du CG,
l’avion s’éloigne encore advantage de sa direction première. - Il faut remarquer que c’est le moment qui importe et non la force latérale.
Force déstabilisatrice x distance
<
Force déstabilisatrice x distance
Retour au cap initial
La surface VS le bras de levier?
Pour augmenter cette stabilité
verticale, il faut que la surface
latérale du fuselage soit plus
importante à l’arrière du centre de
gravité qu’en avant.
Superficie de la dérive
Le stabilisateur vertical est le facteur prédominant
dans la stabilité latérale et route.
La forme de la dérive est partie prenante
dans ses effets.
o Profil symétrique
o Même surface
o Allongement différent
Tout en gardant une surface constante,
il est possible d’augmenter la stabilité
en augmentant l’allongement.
Meilleure finesse donc, portance
optimale et réduction considérable de
la trainée induite.
De plus, le bras de levier est plus long,
augmentant l’efficacité de la dérive
verticale lorsqu’en glissade.
Note:
Cependant, il faut noter un désavantage structurel
d’une dérive verticale à grand allongement
Qu’est-ce que la charge alaire? (VOIR FORMULE)
La charge alaire est la masse que chaque unité
de surface d’une aile doit supporter. (1G)
En conséquence, on peut dire que la charge
alaire est la quantité de portance que chaque
unité de surface d’une aile produit (en
moyenne).
L’influence sur le décollage
Le décollage d’un avion repose sur la capacité de ce dernier d’atteindre une vitesse permettant la sustentation. On peut réécrire la formule de la portance de manière à exprimer la charge alaire par rapport à la vitesse.
Si on compare le décollage de deux avions similaires, différent l’un de l’autre que sur le plan des surfaces portantes, on remarque la vitesse de rotation va dépendre du carré de la charge alaire.
Plus la charge alaire est grande plus la vitesse de rotation va être élevée.
L’influence sur le taux de montée
Une montée se produit lorsque la somme des forces
verticales vers le haut sont supérieurs à celles vers le
bas.
La charge alaire ayant une influence sur la vitesse à
laquelle un avion est mis en montée. L’accélération
verticale (av) dépend de l’excédent de force vers le
haut.
Plus la charge alaire est grande plus l’accélération sera moindre, et vice versa.
Lors de la montée la charge alaire aura une influence
sur le taux obtenue lorsque la montée sera stabilisée. Lorsque l’on compare deux avions similaires, celui ayant la charge alaire la plus importante aura le taux de montée plus faible.
