Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Dim 6 Déc 2009 - 23:36
Bonjour à tous !
Je fait actuellement un sujet de TPE (deux heures par semaine en Première réservée à un travail en groupe) sur les écoulement de fluide autour des pales d'une hélice. Je fait ce travail dans le cadre des hydroliennes (ces capteurs hydroliens qu'on immerge pour capter les courants de profondeurs) mais je tombe sur un problème de mécanique des fluides très important en aviation et qui en plus de m'être nécessaire dans mon TPE irrite ma curiosité ! J'ai lu plusieurs livre de vulgarisation scientifique sur le sujet mais aucun n'apporte de réponses satisfaisantes et les débats sur les forums physique ne m'aident pas beaucoup, je me suis ainsi dit qu'il serait intéressant de vous poser la question à vous, qui êtes dans le milieu de l'aviation, comme j'ai déjà obtenue de nombreuses réponses de mécanique des fluides sur ce forum !
La question est : Qu'est-ce qui fait voler un avion ? De façon plus précise, quel est le phénomène qui assure la portance d'une aile ?
J'ai deux explications incompatibles, premièrement celle de Bernoulli : En partant de postulat que l'air qui empreinte de façon laminaire (en "collant" bien à la surface de l'airfoil) l'intrados (le dessous de l'aile) et l'extrados (le dessus de celle ci) arrive en même temps ; comme l'extrados est légèrement bombé, le trajet de l'air empruntant celui ci est plus long. Par conséquent il va plus vite, ce qui selon le théorème de Bernoulli provoque une dépression au dessus de l'aile (du fait que plus un fluide se déplace vite moins il exerce de pression sur une paroi), c'est cette dépression qui "aspire" l'avion vers le haut.
Ainsi que celle de Newton : Ce serait plutôt la troisième loi du mouvement de Newton qui serait à l'origine du vol des avions : toute force est accompagnée d'une force dans le sens contraire. Ainsi l'air empruntant l'extrados de l'aile atteint le bord de fuite de celle ci avec un angle descendant (du au caractère curviligne de l'extrados) ; l'air fuit ainsi vers le bas (entraînant d'ailleurs les nombreuses turbulences d'une aile) en proposant une force de réaction dans le sens contraire. (vers le haut - qui décolle l'avion). Cette explication repose sur les quantités phénoménales d'air brassé par l'aile d'un avion.
Merci de votre attention et désolé si le sujet est à la limite du côté historique du forum !
Bonne soirée, Léo.
thud Lieutenant
Nombre de messages : 3661 Age : 49 Localisation : les fourgs (doubs) LFSP Date d'inscription : 03/04/2006
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Dim 6 Déc 2009 - 23:57
perso, sur tout les bouquins que j'ai pus lire, c'est bernoulli qui est donnee comme explication de la sustentation.
newton je vois plus le moteur a reaction.
enfin je ne suis pas docteur es aerodynamique
_________________ VF-84 JOLLY ROGER
F3v2.0 Colonel
Nombre de messages : 8710 Age : 44 Localisation : Ici Date d'inscription : 23/03/2006
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 0:01
Fred et Jamy de "c'est pas Sorcier" ont fait un super sujet sur les avions et les hélicots (je sais bien je suis fan de l'émission )
Tex Hill Colonel
Nombre de messages : 8109 Age : 67 Localisation : Cannes Date d'inscription : 21/05/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 2:11
Je vote pour Bernoulli.
_________________
Gretsch Sous-lieutenant
Nombre de messages : 2773 Age : 62 Localisation : La Réunion Date d'inscription : 23/01/2008
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 2:19
Pour moi également, c'est Bernouilli. Mes lectures sont peut-être les mêmes que celles de Thud...
grandcharles Sous-lieutenant
Nombre de messages : 2084 Age : 57 Localisation : orléans Date d'inscription : 05/06/2007
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 11:13
pour moi c'est aussi bernouilli qui tient la corde....
Marc_91 Colonel
Nombre de messages : 8728 Age : 63 Localisation : Sud de l'Essonne Date d'inscription : 05/12/2006
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 11:37
Bernoulli par l'image :
LéoNicoletti Caporal-chef
Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 15:44
Merci pour vos réponses. C'est vrai que la feuille de papier en dit beaucoup.
F3V a écrit:
Fred et Jamy de "c'est pas Sorcier" ont fait un super sujet sur les avions et les hélicots (je sais bien je suis fan de l'émission )
Est-ce cet épisode ? http://c-est-pas-sorcier.france3.fr/?page=emission&id_article=167
Merci beaucoup à tous !
F3v2.0 Colonel
Nombre de messages : 8710 Age : 44 Localisation : Ici Date d'inscription : 23/03/2006
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Lun 7 Déc 2009 - 16:07
Je crois bien que c'est celui là, c'est des démonstrations à base de feuille de papier et de Playmobil mais je trouve que c'est le plus simplement expliqué possible, c'est vulgarisé quoi
MIKE-89 Major
Nombre de messages : 718 Age : 68 Localisation : Près d'Auxerre Date d'inscription : 06/04/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mer 9 Déc 2009 - 1:14
Il me semble que les deux ont raison ( et tord!) Bernouilli ne permet pas d'expliquer l'influence de la densité et de la température de l'air sur la portance et Newton ne me permet pas de comprendre le phénomène du décrochage... Mais j'ai peut-être (sûrement?) loupé quelquechose?
flyingtoon Aviateur première classe
Nombre de messages : 5 Age : 75 Localisation : LUXEUIL Date d'inscription : 20/11/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mer 9 Déc 2009 - 14:38
Bonjour. C'est Bernouilli, de mémoire : Pression x Vitesse = constante.
MIKE-89 Major
Nombre de messages : 718 Age : 68 Localisation : Près d'Auxerre Date d'inscription : 06/04/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mer 9 Déc 2009 - 15:59
S'il n'y avait que Bernouilli, il suffirait de gonfler l'extrados pour monter, au lieu d'augmenter l'incidence et la puissance. Et d'où viendrait F=A*S*V2? Désolé, mais Bernouilli ne me parrait pas suffire.
LéoNicoletti Caporal-chef
Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mer 9 Déc 2009 - 19:22
MIKE-89 a écrit:
Il me semble que les deux ont raison ( et tord!) Bernouilli ne permet pas d'expliquer l'influence de la densité et de la température de l'air sur la portance et Newton ne me permet pas de comprendre le phénomène du décrochage... Mais j'ai peut-être (sûrement?) loupé quelquechose?
Newton n'explique effectivement pas de décrochage.
L'équation de Bernoulli est un petit peu plus compliquée, la voici : (v²/2*g)+z+(p/(ro*g)) où : p est la pression en un point (en Pa ou N/m²) ro est la masse volumique en un point (en kg/m³) v est la vitesse du fluide en un point (en m/s) g est l'accélération de la pesanteur (en N/kg ou m/s²) z est l'altitude (en m)
Alban Capitaine de frégate
Nombre de messages : 7088 Age : 36 Localisation : Toulon (83) Date d'inscription : 04/02/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mer 9 Déc 2009 - 20:19
Moi dès qu'il y a autre chose qu'un x et un y je ne comprend plus rien du tout
Fonck Aspirant
Nombre de messages : 1305 Age : 35 Localisation : Toulon Date d'inscription : 01/09/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mer 9 Déc 2009 - 21:30
Alban a écrit:
Moi dès qu'il y a autre chose qu'un x et un y je ne comprend plus rien du tout
...Pas pour rien qu'on vous appelle les 'science pipo'
MIKE-89 Major
Nombre de messages : 718 Age : 68 Localisation : Près d'Auxerre Date d'inscription : 06/04/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Jeu 10 Déc 2009 - 0:49
LéoNicoletti a écrit:
MIKE-89 a écrit:
Il me semble que les deux ont raison ( et tord!) Bernouilli ne permet pas d'expliquer l'influence de la densité et de la température de l'air sur la portance et Newton ne me permet pas de comprendre le phénomène du décrochage... Mais j'ai peut-être (sûrement?) loupé quelquechose?
Newton n'explique effectivement pas de décrochage.
L'équation de Bernoulli est un petit peu plus compliquée, la voici : (v²/2*g)+z+(p/(ro*g))= constante où : p est la pression en un point (en Pa ou N/m²) ro est la masse volumique en un point (en kg/m³) v est la vitesse du fluide en un point (en m/s) g est l'accélération de la pesanteur (en N/kg ou m/s²) z est l'altitude (en m)
F=A*S*V2 c'est plustôt Newton et cela n'a pas grand rapport avec le théorème de Bernoulli qui concerne surtout l'écoulement des fluides dans un tuyau. De plus cette équation ne me parrait pas répondre à ma question: quid de l'importance de l'incidence dans la capacité de l'avion à voler? si on suit le raisonnement de Bernoulli, il suffirait de gonfler la courbure de l'extrados pour augmenter la portance; comment font les avions pour voler sur le dos sans se mettre à descendre à toute allure? (force de Bernoulli vers le bas plus poids de l'avion...!) Si tu peux m'expliquer...je me sentirai un peu moins bête.
LéoNicoletti Caporal-chef
Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Jeu 10 Déc 2009 - 20:39
Salut Mike,
La question de l'avion qui vole sur le dos (dans les meeting) est une très bonne question. Il me semble bien que le pilote compense l'effet de traction vers le sol (au poids de l'avion s'ajouterai - si l'on en croit Bernoulli - à la portance devenue une traction vers le sol) en modifiant l'angle d'attaque. Le pilote ferait piqué le nez de l'avion vers le ciel (même commande que s'il piquait vers le sol en vol normal - je veux dire dans le bon sens ), il augmente ainsi la portance (appliquée sur le vrai extrados devenu un intrados). Je pense d'ailleurs que les ailes des avions de voltige ne possèdent pas de grandes différences sur la longueur de courbe e l'extrados et de l'intrados, je veux dire je suis même pas sur que l'extrados soit bombé.
Tu vas me dire que ce paragraphe ne joue pas du tout en la faveur de notre ami Bernoulli... Certes. Je pense que si le théorème de Bernoulli est validé il n'est pas seul à assurer la portance et n'est pas forcement adapté à certains usages dont les avions s'en séparent totalement. Je veux dire, soulever un B-747 chargé ne doit pas être la même affaire qu'un avion de voltige ; ainsi, peut-être que selon l'usage d'un avion on exploite une propriété de mécanique des fluides ou un autre... Le fait est que le principe de la pression apportée sous le bord d'attaque lorsque l'on augmente l'angle d'incidente n'est pas discutable : sortez la main par la fenêtre de la voiture lorsque vous roulez, si vous la gardez bien plate , elle sera happée vers le haut ou appuyée vers le bas selon l'angle d'incidence que vous lui donnez.
Si j'ai présenté l'équation de Bernoulli (dont j'ai d'ailleurs oublié de préciser la constance de la seconde valeur) c'est suite à un commentaire parlant du rapport entre vitesse et pression d'un fluide. Il ne faut effectivement confondre le principe de Bernoulli et son équation (comme tu l'as très bien précisé Bernoulli s'applique dans un tuyau parcouru par un fluide et je ne suis absolument pas sur de retrouver cette équation sur (ou sous) une aile.
PS. Je précise bien que je ne suis pas sur de ce que je dis, je ne suis qu'en première et mes connaissances en mécanique des fluides sont très rudimentaires !
MIKE-89 Major
Nombre de messages : 718 Age : 68 Localisation : Près d'Auxerre Date d'inscription : 06/04/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Ven 11 Déc 2009 - 2:01
Salut, Moralité tu es en train de me rejoindre sur ma conception: le problème de la portance des ailes peut s'expliquer de deux façons: Newton et Bernoulli tout comme la lumière est corpusculaire et ondulatoire.
Ca fait un peu pirouette pour se sortir d'affaire, mais...
LéoNicoletti Caporal-chef
Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Ven 11 Déc 2009 - 14:51
Exactement ! Il semble qu'il y ait ainsi plusieurs forces de portance. Il serait intéressant de pouvoir parler à quelqu'un qui en est sûr (si ça existe ). Si j'en ai l'occasion je vous le dirai !
Merci à tous pour vos réponses !
DH51 Caporal-chef
Nombre de messages : 21 Age : 46 Date d'inscription : 11/12/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Ven 11 Déc 2009 - 16:32
Bonjour à tous, Je viens juste de m'inscrire ce matin, et ceci est donc mon deuxième mail, après avoir fait celui des présentations
J'ai toujours entendu et lu que si les avions volent c'est grâce à Bernoulli. Mais, comment un profil plat des avions Rc utilisé pour le vol indoor arrive à tenir en l'air, même avec des moteurs peu puissant?
Voici qq passages sur ce débat, provenant du groupe de discussion "Electron Libre" :
En fait cette "explication" de l'invalidité de l'explication par les lois de Bernouilli et son "remplacement" par la théorie de la puissée de l'air défléchi ne me semble pas être plus qu'une gigantesque connerie. Ce ne sont que deux façons parmi d'autres utilisant deux effets d'une même cause.
Pour des explications un peu plus poussées, je vous recommande les polys de Sup'Aero ou de l'Estaca ou encore le classique des classique, le célèbre "Theory of Wing Sections" de Abbott et Doenhoff, ce livre du NACA qui fait toujours autorité et est toujours disponible, par exemple chez Amazon pour pas cher, 700 pages pour vous faire réfléchir (et réviser vos maths).
L'explication par la loi de bernouilli présupossait que les molécules d'air se retrouvaient de nouveau cote à cote après le passage de l'aile et ne tenait absolument pas compte de l'effet de l'aile sur l'air comme si celui ci restait non perturbé par le passage de l'avion, ce qui est faux, de nombreux petits avions tentant de se poser derrière un jumbo jet peuvent en témoigner.
pour créer une force vers le haut capable d'équilibrer (ou plus) le poids de l'avion il faut accélerer une certaine masse d'air vers le bas en continu (air supposé immobile pour simplifier) soit tu le fais avec une hélice c'est un hélicoptère ou assimilé, soit tu le fais avec une aile (2 c'est mieux !) et dans ce cas le mouvement horizontale de l'aile associé à sa géométrie (profil/incidence/surface) créent une accélération verticale des masses d'air qui produit cet poussée verticale appelée sustentation.
le profil associé à l'incidence ne servant en fait qu'à diminuer le plus possible la trainée ou à permettre un fonctionnement le moins turbulent possible sur une plage d'incidence la plus large possible de manière à rendre le pilotage plus facile
mais à la base une simple surface courbe suffit c'est ce qu'il y a sur les ailes creuses en dépron et là l'explication bernouilliesque ne fonctionne pas, mais les avions volent quand même donc l'explication ne suffit pas
Voilà c'est un peu long, et en vrac, mais c'est un sujet qui semble bouleverser des années de théorie sur le principe du vol du plus lourd que l'air.
David
MIKE-89 Major
Nombre de messages : 718 Age : 68 Localisation : Près d'Auxerre Date d'inscription : 06/04/2005
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Ven 11 Déc 2009 - 21:49
Assez d'accord avec ce qui se dit sur ce forum, mais quid du décrochage de l'aile?
LéoNicoletti Caporal-chef
Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Sam 12 Déc 2009 - 14:47
Bonjour DH51,
Merci pour ces indications. On retrouve là l'explication de Newton avec la sustentation. Mais je ne comprends comment une aile plate peut elle produire cette force verticale ? Ce n'est pas la courbure de l'extrados qui crée un déplacement d'air vers le bas ?
Merci !
DH51 Caporal-chef
Nombre de messages : 21 Age : 46 Date d'inscription : 11/12/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Sam 12 Déc 2009 - 20:12
Normalement si, mais l'utilisation de profil planche en indoor RC est souvent associé à un moteur brushless puissant permettantde faire du torque and rool. Doit-on encore appeler çà des avions... En volant un peu cabré avec un "petit" moteur çà vol bien.
David
LéoNicoletti Caporal-chef
Nombre de messages : 44 Age : 31 Localisation : Muret, Bérat (31) Date d'inscription : 31/10/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Sam 12 Déc 2009 - 23:14
Merci pour vos explications. Je suis tombé par hasard sur un moteur brushless en démontant un ventilo de processeur dans le cadre du TPE dont je vous parlais initialement dans ce sujet. J'ai tout de même du mal à comprendre vos explications car je n'ai jamais fait de modélisme sur es avions.
Quel est l'intérêt d'un moteur sans balais (brushless) plutôt qu'un moteur classique ?
Que signifie le torque and roll ? Je trouve cette expression sur internet sans la comprendre. Comment un moteur à hélice peut-il modifier l'inclinaison de tout un appareil ?
Merci !
DH51 Caporal-chef
Nombre de messages : 21 Age : 46 Date d'inscription : 11/12/2009
Sujet: Re: Qu'est-ce qui fait voler un avion ? Mar 15 Déc 2009 - 13:34
Salut,
Un moteur classique à un rendement plus faible qu'un moteur brushless. De plus, les classiques nécessitent un entretien des balais, ainsi qu'un rodage à chaque changement. C’est pourquoi, le moteur brushless est plus simple d'utilisation. Comme leurs rendement est meilleur, on peu avoir plus de puissance, ou un moteur plus petit pour la même puissance. Le dernier avantage, et il est important, est que les brushless sont de deux types: à rotor interne ou externe. Les internes sont surtout utilisés pour faire des turbines électriques ou pour les moto-planeurs en les accouplant avec un réducteur (les fuseaux planeurs étant étroits) Ils sont de faibles diamètres. Les externes, sont à cage tournante, ce qui peut-être comparé au principe du moteur rotatif. Ils ont plus de couple, grace au bras de levier plus important que les internes, ce qui permet d'éviter l'utilisation des réducteurs.
Le torque and roll est une figure où l'avion se trouve à la verticale, moteur en haut, en utilisant la pleine puissance du moteur afin de garder une hauteur stable. L'avion est donc littéralement accroché à son hélice, par un rapport poid/puissance très important.
Et pour répondre à ta dernière question, l'utilisation d'un profil planche avec un petit moteur nécessite de soutenir un petit peu la profondeur en permanence. ce qui à pour effet de faire voler l’avion en position un peu cabrer. C'est moins vrai avec un moteur puissant, comme ceux utilisés pour faire de la voltige indoor.