Principes du Vol Flashcards
Citer les raisons qui font qu’un contrôleur de la CA se doit de connaître les performances avion
Séparer les aéronefs
Allouer des FL
Séquencer départs/arrivées
Contrôler les vitesses
Situation urgence…
Citer les principaux éléments que l’o retrouve sur une aile
Aileron, volet, bec, spoiler, winglet
Citer les principaux éléments de la queue de l’appareil ?
Dorsale, dérive, gouverne de direction, plan horizontal, gouverne de profondeur, tab (trim)
Qu’intègre le fuselage ?
Équipage, pax/fret, systèmes de bord, circuits hydrau/élec, train d’atterrissage
Définition : Envergure
Distance d’une extrêmité à l’autre de la voilure.
Définition : Surface alaire (ou référence)
Surface de la voilure projetée au sol (dans un plan perpendiculaire au plan de symétrie de l’avion).
Définition : Flèche
Angle entre la perpendiculaire au plan de symétrie et une droite de référence (souvent bord d’attaque ou ligne de 25% des cordes)
Définition : Dièdre
Angle entre la perpendiculaire au plan de symétrie (sol) et la demi-aile.
L’aile remonte vers le haut (quand on voit l’avion de face), que dire du dièdre ?
Il est positif
Définition : Profil
Section de l’aile (ou empennage, pale,…), c’est le constituant élémentaire de l’aile.
Citer les éléments principaux que l’on peut nommer sur un profil d’aile
Extrados, Intrados, Corde, Ligne moyenne, Bord d’attaque, Bord de fuite, Cambrure, Epaisseur
Définition : Corde
Ligne joignant le bord d’attaque au bord de fuite
Définition : Ligne moyenne
Courbe passant par les points équidistants de l’extrados et de l’intrados
Définition : Cambrure
Distance maximale entre corde et ligne moyenne
Citer différents type d’empennage verticaux
Classique, en T, en V, canard
Différentes configurations de trains
Tricycle, Classique, Tandem
Différents élements en contact avec le sol (sur le train)
Roues, patins, flotteurs, skis
Citer les 3 familles de moteur
Turboréacteur/Turbojet
Turbopropulseur
Moteur à pistons
Unité du gradient de montée/descente
%
Unité du taux de montée/descente
ft/min
Unité d’une pente (d’approche par ex)
degré °
Formule du gradient de montée/descente
Hauteur/distance en %
Comment transformer une pente en ° en % ?
On divise par 0,6 la pente en ° pour obtenir une pente en % (c’est une approximation)
Définition PDG
Procedure Design Gradient, il impose une pente minimale à respecter, généralement pour éviter des obstacles au décollage/atterrissage
Définition et formule taux de montée
C’est la vitesse verticale de l’avion, en connaissant le gradient de montée/descente et la vitesse de l’avion, on en déduit :
Vz(ft/min) = Gradient (%) x V(kt)
Acronymes ROC et ROD
Rate of Climb/Descent
Unité taux de virage
°/s
Unité accélération
m/s²
Unité Force
N
Unité Puissance
W ou Joules
Taux de virage standard OACI ?
Virage de 3°/s, soit 180°/min, on l’appelle le taux 1
Les rotations d’un avion (avec les axes)
Roulis, autour de l’axe longitudinal
Tangage, autour axe latéral
Lacet, autour axe vertical
Citer les 3 gouvernes d’un avion
Ailerons, gouverne de profondeur, gouverne de directon
Correspondance gouverne/axe
Roulis/ailerons
Profondeur/tangage
Direction/lacet
Que provoque le braquage d’une gouverne dans un sens donné ?
Cela crée une force dans le sens opposé (force provoqué par l’air)
Citer l’effet secondaire du roulis, essayer de l’expliquer
Lacet inverse : l’aileron opposé au virage crée + de portance donc + de traînée, donc le nez de l’avion à tendance à se diriger dans le sens opposé au virage
Citer l’effet secondaire du lacet et explicaiton
Roulis induit : l’aile extérieure au virage va plus vite (plus grande distance) donc elle crée de la portance, qui lève l’aile et entame un mouvement de roulis, dans le sens du virage déjà entamé
Comment le pilote contrôle les 3 gouvernes (surface de contrôle) ?
Profondeur = Manche avant/arrière
Direction = Palonniers
Ailerons = Manche droite/gauche
Que sont les commandes primaires ?
Manche/palonniers (profondeur, direction, ailerons)
Quel est l’objectif d’un compensateur (trim tab) ?
Annuler les efforts du pilote
Où retrouve-t-on les trim tabs ?
Gouverne de profondeur/Direction
Quel est l’effet secondaire provoqué par une changement de poussée moteur ?
Changement en tangage de l’avion
Quelles sont les commandes de vol secondaires (couple surface/commande) ?
Compensateur = Trim
Volets = Manette
Spoilers = Manette
Poussée des gaz = Manette des gaz
Quelles sont les 4 forces qui s’appliquent sur un avion ?
Poids, Portance, Poussée, Traînée
Quelles sont les deux composantes de la résultante aérodynamique ?
Portance et traînée
Définition vol en palier
Vol à altitude constante
Définition vol en palier stabilisé (ou horizontal stabilisé)
Ailes horizontales, vitesse constante, altitude constante
En palier stabilisé, que vaut la somme des forces extérieures (relation fondamentale de la dynamique) ?
0, tout est équilibré, portance=poids et traînée=poussée
Quelles sont les 2 familles de facteurs influençant les forces appliquées à l’avion ?
Avion (profil aile, fuselage, état surface…)
Atmosphère (altitude, température…)
Définition vecteur vitesse
Vecteur décrivant l’intensité et la direction du mouvement de l’avion dans la masse d’air (parallèle et même sens que trajectoire)
Définition écoulement relatif
Vecteur représentant la vitesse et la direction de l’air en mouvement autour de l’avion (égal et opposé au vecteur vitesse)
Définition incidence (alpha)
Au niveau du profil : angle entre la corde et l’écoulement relatif ( sans angle de calage)
Au niveau de l’avion : angle entre l’axe longitudinal et l’écoulement (ou trajectoire)
incidence > 0 si l’air attaque le profil par en-dessous
Que se passe-t-il pour le fluide si l’incidence augmente
La perturbation du fluide augmente
Définition pente (gamma)
Angle entre la trajectoire de l’avion et l’horizontale.
gamma > 0 si trajectoire ascendante
Définition assiette (theta)
Angle entre l’axe longitudinal de l’avion et l’horizontal.
assiette > 0 si axe au-dessus de l’horizontale
Quel angle est le plus important pour voler ?
Incidence
Quel angle indique une montée/descente de l’avion ?
Pente
Quel angle indique si le nez de l’avion est vers le haut/bas ?
Assiette, on dit assiette à cabrer (positive) ou à piquer (négative)
Formule assiette
assiette = pente + incidence
Quels sont les 3 paramètres principaux caractérisant un fluide ?
Pression, température, masse volumique
Définition pression statique (+ unité SI et valeur atmosphère standard)
C’est la pression atmosphérique environnante, l’unité SI est le Pascal, et en atmosphère standard (FL0), P = 1013,25 hPa
Formule générale d’une pression
P = F/S
Masse volumique (déf, formule, atmosphère standard)
C’est la masse par unité de volume, égale à masse/volume, unité kg/m^3, en atmosphère standard, pho = 1,225 kg/m^3
Température (unité, atmo standard)
Degré celsius, 15°C
Loi des gaz parfaits
PV = nRT ou P=pho.r.T
Atmosphère standard OACI (P,T,pho,a=vitesse du son)
P=1013,25 hPa
T=15°C
pho=1,225kg/m^3
a=661 kt (340m/s) vitesse du son
Quand altitude augmente, que dire de la pression et masse volumique ?
Ils diminuent
Evolution de température avec l’altitude ?
Diminue dans la troposphère, puis reste à peu près constante
De quoi dépend la vitesse du son dans l’atmosphère ?
Pour un gaz parfait, elle ne dépend que de la température !
La vitesse du son diminue avec l’altitude
Nombre de Mach (formule)
M = V/a avec V la TAS de l’avion
Adjectifs pour M<1, M=1, M>1 ?
subsonique, sonique, supersonique
Loi de conservation du débit massique
Pour un fluide subsonique et incompressible, on a :
S.V = constante
avec S aire de la section transversale et V vitesse le long d’une ligne de courant
Que peut-on conclure de la loi de conservation du débit massique ?
Si S diminue, alors V augmente
Théorème de Bernoulli
Pour un fluide parfait, en négligeant z car peu de diff d’altitude sur une aile :
Ps + Pd = Pt = constante
avec Ps pression statique, Pd = (1/2).p.V² pression dynamique, et Pt pression totale
Que peut-on conclure du théorème de Bernoulli ?
Si V augmente, Ps diminue
Comment la loi de conservation du débit massique et le théorème de Bernoulli aident à expliquer la création de portance sur un avion ?
Les lignes de courant se resserrent à l’extrados à cause du profil de l’aile, donc la section S diminue, ce qui implique que la vitesse V augmente sur l’extrados.
Comme la vitesse augment, la pression P à l’extrados diminue. On a donc un delta de pression entre l’extrados et l’intrados –> Portance
Formule de la portance
(1/2).p.V².S.Cz
Définition Cz (et de quoi il dépend)
Cz est le coefficient de portance (sans unité).
Il représente la capacité intrinsèque du profil à générer de la portance, indépendamment de V, S, altitude…
Il dépend principalement de la forme du profil et de l’incidence.
Phénomène de décrochage
Pour une incidence supérieure à l’incidence critique, on observe un décollement de la couche limite sur l’extrados.
Le phénomène de décrochage dépend-il de la vitesse ?
NON
Pour une configuration donnée, le décrochage se produit toujours à la même incidence, indépendamment de la vitesse, altitude…
Définition vitesse de décrochage
Vitesse minimale pour laquelle l’équation de portance est satisfaite (vitesse minimale de vol).
Attention, vitesse de décrochage est DIFFERENT de phenomène de décrochage
De quoi dépend la vitesse de décrochage ?
Masse, altitude, inclinaison, facteur de charge, centrage, …
Formule vitesse de décrochage en palier stabilisé
Vs = racine[(2.m.g) / (p.S.Czmax)]
Vs est une TAS, exprimée en m/s
Vs (décrochage) augmente avec ?
masse, altitude, facteur de charge, profil contaminé
Si on va très vite (à portance constante), la portance est plutôt fournie par l’incidence ou la vitesse ?
La vitesse
Définition traînée
Composante de la résultante aérodynamique s’exerçant sur un corps en déplacement dans l’air, parallèle à la vitesse et de sens opposé.
Formule traînée
Rx = (1/2).p.V².S.Cx
Cx (définition et de quoi il dépend)
Cx coefficient de traînée, sans unité.
Capacité intrinsèque du profil à générer de la traînée, indépendamment de la vitesse, altitude, S, …
Cx dépend de la forme du profil et de l’incidence
Si l’incidence augmente, que peut-on dire du coefficient de traînée ?
Il augmente
Les différentes formes de traînée
Traînée Totale
Traînée parasite Traînée induite
frottement, forme, interférences
Définition couche limite
Déf cours : couche d’air entourant le profil à l’intérieur de laquelle les forces de frottement doivent être prises en compte.
Ma déf : Zone d’interface entre un corps et le fluide lors d’un mouvement relatif entre les deux.
De quoi dépend la traînée de frottement ?
Surface de contact
Couche limite laminaire/turbulente (si turbulente cela génère + de traînée)
Rugosité surface
Vitesse
Comment se provoque un décollement de la couche limite (simplifié) ?
Au niveau de la couche limite, l’air est freiné par les forces de frottement.
Vitesse diminue, donc Pression statique augmente
Il peut se former un point de séparation sur l’extrados, et même un flux inverse (gradient de pression inverse), faisant remonter la séparation de plus en plus vers le bord d’attaque.
Ce décollement arrive d’autant plus facilement si la couche limite devient turbulente en bout d’aile.
Déf traînée de forme
Pour une surface S fixe, la traînée de forme dépend de la forme de l’objet
Qu’est-ce qui impacte la traînée de forme sur un avion ?
La configuration avion (lisse, becs, volets, train,..) car elle change la forme de l’aile
Déf traînée d’interférence et comment y remédier
Cette traînée se produit au niveau des jonctions, des emplantures de l’appareil.
Pour y remédier, on utilisé des pièces carénées, par exemple à l’emplanture de l’aile.
Composantes de la traînée parasite ?
Parasite = forme + frottement + interférences
Comment se comporte la traînée parasite si la vitesse augmente ?
Elle augmente
Ampleur de la traînée parasite dépend de ?
Vitesse
Configuration avion
Contamination cellule (état de surface)
Traînée induite déf
A cause de la différence de pression extrados/intrados, formation de tourbillons du dessous vers le dessus de l’aile.
Formules traînée induite
Ri = (1/2).p.V².S.Ci
Ci (coeff de traînée induite) = Cz² / lambda.pi.e
lambda = allongement de l’aile
e=coeff d’Oswald (facultatif)
Moyens pour réduire la traînée induite
Caractéristique voilure
Vrillage de l’aile
Winglet (forme de bout d’aile)
Comment se comporte la traînée induite quand la vitesse augmente ?
Elle diminue, en effet elle dépend de Cz, Cz est très grand à incidence élevée et basse vitesse, donc traînée induite grande à basse vitesse
Déf turbulence de sillage
Les tourbillons descendent et s’écartent de la trajectoire avion, créant la turbulence de sillage. Phénomène très dangereux pour un avion pris dedans.
Séparations en fonction de paire générateur/suiveur
Formule finesse
f = Cz/Cx = Rz/Rx
Que représente la finesse pour l’aile ?
Son efficacité aérodynamique
Quelle courbe représente l’efficacité aérodynamique en fonction de Cz, Cx et incidence ?
La polaire de l’aile
Pour quelles valeurs d’incidence est obtenue la finesse max ?
Pour des valeurs d’incidence faibles à moyennes
Distance de planée, formule et lien avec finesse
Meilleure distance de planée obtenue en volant à l’incidence de finesse max
La distance de planée est indépendante de la masse !!
Distance planée = Hauteur x finesse
A vitesse et altitude constante, quels sont deux avantages d’avoir une bonne finesse ?
Pour une masse donnée, on peut diminuer la poussée T ( et donc sa conso)
Pour une poussée donnée, on peut transporter une charge plus lourde
En effet, en palier stabilisé,
mg = Rz et T = Rx, donc on obtient
T = m.g / f
Ordres de grandeur de finesse pour différents avions
Supersonique : 5 à 10
Commerciaux : 15 à 20
Planeurs compétition : > 55
Légers : 10 croisière, 5 en approche
La finesse est-elle meilleure en configuration lisse ou avec volets sortis ?
En lisse, car volets augmentent certes la portance mais aussi la traînée.
Pourquoi utiliser des volets et des becs ?
Dans certaines phases de vol (décollage/atterrissage), on souhaite des vitesse très faibles, afin de diminuer les distances de décollage/atterrissage
Quel effet général ont volets et becs ?
Pour garder Rz constante en baissant la vitesse, on peut :
-augmenter incidence
-augmenter le Czmax
-augmenter la surface S
Les becs/volets augmentent le Czmax et la surface S !
Effet particulier des becs
Ils retardent le décrochage, ils augmentent le Czmax (mais pas le Cz en général, juste le max)
Effet particulier des volets
Ils augmentent le Cz peu importe l’incidence, par contre pas vraiment d’influence sur le décrochage comparé aux becs
Citer des types de volets
Simple, à fente, Fowler, Triple Fowler à fentes…
Objectifs des aérofreins et spoilers
Au sol, réduire distance de freinage
En vol, diminuer la vitesse d’approche
En vol, améliorer performances de descente
Différence aérofreins/spoilers
Les deux augmentent la traînée.
Par contre, l’aérofrein a peu d’impact sur la portance, alors que le spoiler diminue la portance (destructeur de portance) !
Conséquences du vol en montée stabilisé
Une partie du poids agit dans le meme sens que la traînée, donc il faut un supplément de poussée pour rester à V constante.
Il faut moins de portance qu’en palier
Plus la pente est raide, plus la poussée doit être forte
La poussée diminue avec l’altitude (densité air, température..), donc la pente est limitée, de moins en moins raide plus l’altitude augmente
Conséquences du vol en descente stabilisée
Une partie du poids agit dans le même sens que la poussée.
Afin de descendre à V cste, il faut donc réduire la poussée.
Portance toujours + faible qu’en palier
Plus la pente de descente est importante, moins de poussée sera nécessaire
Formule facteur de charge normal nz
nz = poids apparent / poids = portance / poids
En virage stabilisé, la portance doit être +/- que le poids ?
+
Quel est l’effet d’une augmentation du facteur de charge lors d’un virage ?
Augmentation de la vitesse de décrochage
Idée de l’augmentation de la vitesse de décrochage en fonction du facteur de charge et de l’inclinaison
30° = 1,15g = + 7,5%
60° = 2g = + 41%
Formule rayon de virage
R = V² / g tan(Φ)
Φ = Angle d’inclinaison
Facteur de charge limite CS 25 ( transport )
+2.5 / -1.0 -> lisse
+2.0 / 0.0 -> volets sortis
Qu’est ce qu’une enveloppe de manœuvre ?
Définie dans la CS25, représentation graphique de la limite de facteur de charge
Vfe Définition
Velocity Flaps Extended
Vitesse maximale avec les volets sortis
Vmcg Définition
Minimum Control Speed on the Ground
Vitesse minimale de contrôle au sol pendant l’acceleration sur la piste en cas de panne moteur de plus critique en utilisant la gouverne de direction
Vmo Définition
Maximum Operating Speed
Vitesse maximale de l’avion exprimée en nœuds ou en mach qui ne doit pas être dépassée volontairement quelle que soit la phase de vol
De quels paramètres dépend la plage de vitesse ?
Limitée par :
Résistance structurale de l’avion
Poussée maximale des moteurs
Modifiée par :
Poids
Altitude
Influence du poids sur la plage de vitesse d’un aéronef ( FL égal )
Plus il est lourd, au plus la vitesse minimale augmente et la vitesse maximale diminue ou reste égale
Influence de l’altitude sur la plage de vitesse d’un aéronef ( poids égal )
La plage de vitesse augmente lorsque l’altitude diminue
Définition plafond théorique + autre nom
Altitude max où la vitesse ascensionnelle est nulle
Plafond absolu
Definition plafond de service
Altitude max où la vitesse ascensionnelle est de 100 ft/min et où les moteurs fonctionnent dans des conditions de puissance maximale continue
Différence vitesse de meilleure endurance & vitesse de meilleure distance franchissable
Meilleur endurance : rester en vol le plus longtemps -> limiter la consommation ( vitesse de finesse max )
Meilleure distance franchissable : Capacité à survoler la plus longue distance possible avec le carburant disponible
Minimum Clean Speed Définition
Vitesse minimum en configuration lisse à laquelle l’avion peut voler et faire des virages de 25° max d’inclinaison tout en gardant l’auto-pilote activé
Plages de vitesse en fonction du nombre de mach
Subsonique : < M 1.0
Transsonique : entre M 0.7 ( Mcrit) et M 1.3
Supersonique : entre M 1.0 et M 5.0
Hypersonique : > M 5.0
Mcrit Définition
Vitesse à laquelle il y a apparition d’une vitesse d’écoulement de l’air supersonique sur l’extrados de l’aile ( M 0.7 )
Quelle vitesse est plus grande entre la vitesse de meilleure endurance et la vitesse de meilleur franchissement ?
Meilleur franchissement
Formule pression dynamique
1/2 pv² = Ptotale - Pstatique
Source des corrections de vitesse
TAS / EAS -> Correction de masse volumique
EAS / CAS -> Compressibilité ( peut être négligée si M < 0.3 )
CAS / TAS -> Erreurs instrumentales
3 axes de vol et stabilité associée
Longitudinal -> Contrôle en roulis -> Stabilité latérale
Vertical -> Contrôle en lacet -> Stabilité directionnelle
Latéral -> Contrôle en tangage -> Stabilité longitudinale
De quoi dépends la stabilité longitudinale d’un avion ? ( en tangage )
Position du centre de gravité & taille du plan horizontal
De quoi dépends la stabilité directionnelle d’un avion ? ( en lacet Position du centre de gravité & taille du plan horizontal)
Position du centre de gravité & taille du plan vertical
Techniques de conception pour la stabilité latérale d’un aéronef ?
Aile haute par rapport au centre de gravité
Aile basse avec dièdre positif
