Vol et avancement. que l'air» Cling Maxime 2 nde 13

Transcription

1 Vol et avancement des «plus lourd que l'air» Cling Maxime 2 nde 13

2 Sommaire: I. Les principes physiques. II. Histoire III. Réduction

3 I. Les principes physiques Les forces s exerçant sur une aile d avion: Le poids La poussée (traction) La portance La traînée

4 Les forces s exerçant sur une aile d avion: Le poids: force verticale dirigée de haut en bas qui agit sur la masse totale de l'avion. Elle s'applique en un point: le centre de gravité. Elle est dirigée vers le centre de la Terre et s'exprime en Newton. C'est contre cette force que l'aéronef doit lutter pour s'élever dans les airs. Pour que l'altitude soit constante, il faut que la valeur de la portance soit égale à celle du poids. Le poids joue aussi un rôle dans le choix des matériaux et dans la structure de l'avion car la voilure et le fuselage subissent des efforts importants. La poussée: c est la force qui fait avancer l avion dans l air, soit de traction, dans le cas d un avion à hélices, soit de propulsion, dans le cas d un avion à réacteurs. La poussée fait que l avion avance à une certaine vitesse dans l air, mais cette vitesse est la vitesse relative par rapport au fluide, et non pas la vitesse par rapport au sol. C est la raison au fait que les avions atterrissent et décollent face au vent, car cela permet d avoir une vitesse relative assez importante pour une vitesse au sol plutôt faible.

5 La portance: La portanceest une force crée par l aile qui permet à l avion de s élever dans les airs. Elle est due à la formation d une dépression au-dessus de l aile et d une surpression en dessous. L'écoulement de l'air sur la partie supérieure de l'aile (Extrados) est plus rapide que celui de la partie inférieure (Intrados). Cela est dû au profil de l'aile, bombé sur le dessus. Il en résulte une pression plus faible sur l'extrados et donc une aspiration vers le haut. L'angle que forme l'aile avec la couche d'air qu'elle traverse (appelé angle d'incidence) agit sur la portance de l'aile. Plus celui ci augmente, plus la portance augmente. Mais cela jusqu'à un certain point. Au delà, l'aile décroche brutalement et perd sa portance.

6 La traînée: La traînée est la force opposée au déplacement de l'avion et qui résulte de sa résistance à l air. C'est la résistance à l'avancement, on cherche donc à la réduire au maximum. Un planeur a une faible traînée mais un Airbus A380 a une grande traînée. La traînée se représente par un vecteur horizontal, lorsque l'avion est en vol stabilisé horizontal. Plus la surface s opposant à l air est grande, plus la force de traînée est grande.

7 Comment vole un avion? Comme les oiseaux, les avions volent grâce a la portance des ailes qui les maintient en l'air. Cependant contrairement aux oiseaux, leurs ailes ne battent pas. La portance ne s'exerce qu'à partir d'une certaine vitesse, c'est pour cela que les avions sont dotés de moteurs puissants. L'avion roule de plus en plus vite sur la piste de décollage jusqu'à que la vitesse soit suffisante et que l'avion décolle. Il conserve ensuite une grande vitesse car sinon il tomberait comme une pierre. Pour se diriger l'avion dispose d'ailerons sur les ailes pour virer, d'un gouvernail de profondeur pour monter ou descendre et d'une gouverne de symétrie pour s'orienter. Les mouvements de ces petits volets permettent au pilote de contrôler l'avion. Comment vole un hélicoptère? L'hélicoptère fonctionne sur un principe différent de l'avion, son vol est assuré par une ou plusieurs grandes hélices, les rotors principaux. Alors que la voilure d'un avion est fixe, celle de l'hélicoptère, formée de longues pales de son rotor, tourne. Les pales, profilées comme des ailes, sont entraînées par des moteurs qui les font tourner de plus en plus rapidement, jusqu à atteindre une vitesse stable. C'est l'inclinaison des pales qui fait varier la hauteur de l'appareil. Elles créent ainsi une portance qui fait s'élever l'appareil. Comme elles fonctionnent en permanence, elles permettent à l'appareil de décoller et d'atterrir verticalement sur une surface réduite. La puissance du moteur qui actionne le rotor est telle qu'il devrait entraîner l'habitacle de l'hélicoptère en sens inverse de l'hélice. Pour empêcher cela un petit rotor est installé sur le bout de la queue. L'équilibre est assuré en faisant varier la poussée de ce rotor. Les mouvements de l'appareil sont contrôlés à l'aide du rotor principal et du rotor anti-couple. Le pilote dispose de plusieurs commandes à la main et aux pieds pour maîtriser l'hélicoptère dans les trois dimensions. Toutes les actions qu'il réalise sur une commande ont des réactions qui doivent être contrôlées avec les deux autres commandes.

8 II. Histoire

9 Les différentes structures ( et celles que l on retrouve sur les modèles réduits)

10 III. Réduction

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