COMMENT VOLE UN AVION ? (4) TC2 deuxième cour « LES BASES DE LA MECANIQUE DU VOL »

1)     – la trajectoire : En mathématiques et en sciences physiques est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.

2)     – Attitude et vitesse : Pour mieux comprendre l’enjeu des différentes améliorations techniques, étudions les forces s’exerçant sur l’avion. Lorsqu’un avion vole, quatre forces principales s’exercent sur son centre de poussée : le poids, la poussée, la portance et la trainée. Ces quatre forces peuvent être représentées par des vecteurs. Dans un référentiel terrestre considéré Galiléen, d’après la Première loi de Newton, la somme vectorielle de ces quatre forces est nulle si le vecteur vitesse de l’avion ne varie pas, c'est à dire, si l'avion suit une trajectoire rectiligne sans variation d’altitude et adopte une vitesse constante.

3)     – Les Angles d’Euler : Les angles d'Euler sont les trois angles introduits par Leonhard Euler (1707-1783) pour décrire l'orientation d'un solide.

-        Cap

-        Assiette longitudinale (cabrer et piquer)

L'assiette est l'angle que fait l'axe longitudinal de l'aéronef avec l'horizontale. La commande de profondeur (à inclinaison nulle) et/ou les ailerons (à forte inclinaison).

L'assiette est différente de la pente : Assiette = Incidence + Pente

-        Angle de gite (l’inclinaison) : 

1)     Repère aérodynamique (incidence)

-> La pente est l'angle formé entre l'axe horizontal et la trajectoire de l'avion.

-> L'assiette est l'angle formé entre l'axe horizontal et l'axe longitudinal de l'avion.

5) – Dérapage (plan de symétrie de l’avion)

Un avion est en vol dit "symétrique" lorsque son axe longitudinal est parallèle au flux d'air. Le vol est dissymétrique lorsque l'axe longitudinale n'est plus parallèle au flux d'air. On parle également de vol en dérapage. L'axe concerné par le dérapage est l'axe de lacet.

Vol symétrique

En vol symétrique, les deux demi-ailes reçoivent le même flux d'air (la surface à l'air est identique). Afin d'obtenir un vol symétrique le pilote devra actionner les commandes de palonnier afin de mettre l'axe longitudinale de l'avion parallèle au flux d'air (on pourra dire également que le flux d'air est perpendiculaire à l'axe de l'aile).

Le vent relatif est le vecteur vitesse représentatif de l'écoulement des filets d'air sur le profil de l'aile. Dans le cas d'un vol symétrique, ce vecteur est sur la totalité de l'aile :

De même direction

De même intensité

De sens opposé

Vol dissymétrique

Le vol est dit dissymétrique lorsque le vent relatif n'est plus parallèle à l'axe de symétrie de l'avion. On parle dans ce cas de vol dérapé.

-        Dérapage à droite :

On parle de dérapage à droite lorsque le vent relatif vient de la droite par rapport au plan de symétrie de l'avion. Dans ce cas, le nez de l'avion se situe à l'opposé du dérapage (donc à gauche). Le fuselage "masque" alors une partie de la demi-aile opposée au dérapage (à gauche). La portance sur l'aile gauche est donc moindre en raison d'une surface à l'air diminuée.

-        Dérapage à gauche :

Le phénomène est identique au dérapage à droite en inversant tout !

-        Effet de la rafale sur la symétrie du vol :

Un avion en vol symétrique subit une rafale provenant de la gauche. La stabilité de route amène l'axe longitudinale de l'avion dans le lit du vent correspondant à la rafale (le nez part donc à gauche). L'avion est alors en dérapage à droite (inversé au mouvement du nez de l'avion). Comme vu précédemment, l'aile gauche aura une surface à l'air moindre et donc une portance moindre. Cette baisse de portance va créer un moment de roulis du côté ou la portance diminue (à gauche). L'avion s'inclinera donc à gauche (du côté de la rafale).

-        Décrochage dissymétrique :

Les conséquences les plus néfastes d'un dérapage se produisent lors du décrochage. En effet, si lorsque le décrochage se produit le vol est dissymétrique (Par ex : dérapage à droite), une des demi-ailes aura une portance moindre et décrochera avant l'autre demi-aile (dans notre exemple, l'aile gauche). L'avion partira alors en vrille.