Les Secrets de la construction des aéronefs légers

Henri Fékété Les Secrets de la construction des aéronefs légers Conception. Dimensionnement. Construction. Essais. Publibook

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Avant-propos Voici une deuxième édition de mon ouvrage Les Secrets de la construction des aéronefs légers qui sans en changer l esprit et le contenu, présente quelques améliorations : - Certains textes ont été modifiés de manière à les rendre plus clairs et plus précis, mais le contenu général de l ouvrage reste identique à l édition précédente. - Des compléments techniques sont ajoutés pour que le lecteur ait une meilleure compréhension des conditions de réalisation des aéronefs légers, spécialement en ce qui concerne le chapitre 3. - Des dessins améliorés, complétés ou ajoutés. - Des corrections d imprimerie relatives à des erreurs, des inversions de mots, de légende de dessins, de grammaire, de mise en page, etc. L idée à la base de la rédaction de mon ouvrage provient de la relative ancienneté des nombreux documents relatifs à la technique aéronautique, qui traitaient soit de la conception, soit du dimensionnement des structures, et plus rarement de la technologie de construction. En conséquence, j ai songé à réunir dans un seul volume l ensemble de ces connaissances techniques à l exception des essais en vol qui ont fait l objet de l ouvrage de MM. Pierre Bonneau et Christian Briand. Actuellement, pour les aéronefs légers, les documents de référence connus en la matière restent encore ceux désignés ci-après : Cours de résistance des matériaux appliqué à l aviation de Paul Vallat (1944). Calculs et construction des avions légers de R.G. Desgranschamps (1947). Résistance des matériaux appliquée à l aviation de Sylvain Badez (1955?). Projet d avion léger de L. de Goncourt (1975?). Essais en vol de Pierre Bonneau et Christian Briand (1992). Cependant, il faut citer des ouvrages apportant des informations plus générales mais plutôt utilisées pour des aéronefs ayant des spécifications industrielles ou militaires comme : Construction des avions de Guy du Merle(1946). Aérodynamique expérimentale de P. Rebuffet (1958). Cette liste n est pas exhaustive, mais ces documents sont relativement tous connus aujourd hui. L objectif visé par le présent ouvrage est de regrouper en un seul volume le plus grand nombre d informations possibles ayant trait à : - la conception des matériels aériens légers. - des compléments techniques relatifs à la motorisation, aux technologies de fabrication, etc. - l exposé de méthodes simples pour effectuer des contrôles au sol et en vol de ces aéronefs, en ayant toujours à l esprit d obtenir un niveau de sécurité convenable. N.B. La rédaction de cet ouvrage suppose que les futurs constructeurs savent manier les divers outils nécessaires à la réalisation d un aéronef.

Bien sûr, les évolutions techniques apparues depuis 1944 ne rendent pas caduques les concepts de base concernant l aérodynamique, la mécanique du vol ou la résistance des matériaux, mais la recherche apporte aujourd hui des informations nouvelles concernant certaines lois physiques et l utilisation de nouveaux matériaux capables d améliorer les produits aéronautiques. Par exemple, il faut citer les concepts concernant les phénomènes d aéroélasticité (flottement ou flutter) et de fatigue, ayant entraîné un progrès indiscutable de la sécurité des vols depuis la publication des textes indiqués précédemment. De même, l apparition de nouveaux matériaux (titane, composites stratifiés, etc.) a autorisé des concepts originaux, impensables au cours des dernières décennies portant sur l aérodynamique, ou sur l étude des structures, ou encore dans les technologies de fabrication. Ces nouvelles technologies améliorent certes les performances, mais ne modifieront pas les lois générales de la physique et de la mécanique du vol, bien connues et immuables. Aujourd hui, avec l application de règlements récents issus des expériences passées, la désignation de bon appareil, s adresse à tout matériel aérien dont les qualités de vol (Q.d.V.) et les performances sont vérifiées de façon plus rationnelle qu avant 1939. Ainsi, les aéronefs sont devenus plus agréables à piloter et plus sûrs. Finalement, les constations précédentes conduisent à estimer que la conception d aéronefs modernes ne peut plus se référer aux seuls ouvrages anciens mentionnés. Toutefois, il ne peut être question de rejeter en bloc ces documents techniques qui constituent une référence encore valable, à quelques détails près de terminologie et de systèmes d unités pouvant prêter à confusion. Exemples : - Le mot «fatigue» analogue à une pression, est remplacé aujourd hui par le mot «contrainte». - Le kilogramme est une force dans le système M. Kp.S., mais une masse dans le système international d unités (SI). Les progrès apportés par les nouvelles techniques de construction et les matériaux modernes m ont incité à rédiger une «mise à jour» de ces documents anciens par l adjonction de nouveaux chapitres traitant de la technologie de fabrication, de l installation motrice ainsi que des accessoires et équipements des appareils. Cet ouvrage propose d expliquer la manière d étudier et de dimensionner une structure d aéronef à partir des exigences techniques des règlements de navigabilité (européens et américains) appliqués depuis la décennie 1960 et listés à la suite : J.A.R. 23* analogue à F.A.R.23 J.A.R. 22, J.A.R./VLA, pour les avions de masse inférieure à 5700 kg, pour les planeurs monoplaces et biplaces, motorisés ou non. pour les appareils de masse inférieure ou égale à 750 kg, *JAR = Joint Airworthiness Requirements et VLA = Very Light Airplanes. L idée de rédiger ce document de travail existait dans l esprit de l auteur depuis quelque temps. Elle s est trouvée confortée par la demande de l ancien président du Réseau du sport de l air (RSA), M. Cariou, mais également à la suite de plusieurs suggestions émanant de constructeurs amateurs, voire de professionnels! L objectif visé est de constituer une sorte de manuel pratique afin de montrer le volume de travail à effectuer pour obtenir un matériel aérien «bon de vol» ayant un niveau de sécurité convenable.

Le contenu de ce document devrait aider tout constructeur amateur à réaliser l appareil de ses rêves, en adaptant dans la mesure du possible les notions de calcul et de fabrication présentées ici. La conception de formules non classiques sera simplement évoquée, car les études les concernant alourdiraient sans grand intérêt cet ouvrage. Toutefois, les méthodes exposées ici s appliquent au moins partiellement à ces formules, sans difficultés insurmontables. - Remarque : Les exigences techniques présentées sont plus importantes que celles contenues dans le règlement relatif au Certificat de navigabilité restreint d aéronef (CNRA). Les règlements F.A.R. ou J.A.R. rédigés (sauf AIR 2052) en langue anglaise sont en constante évolution. Aujourd hui, en cas de litiges dus à la traduction de ces textes, seule la version en langue anglaise ferait foi auprès des autorités de certification des divers pays ayant adopté ces réglementations. En outre, ils simplifient les procédures de certification des aéronefs d un pays à l autre. La communauté européenne (E. A. S. A.) a mis en chantier de nouveaux projets de règlements relatifs à la construction aéronautique et à la circulation aérienne pour toute l Europe. À ce jour, les discussions en cours sont très difficiles et n ont pas permis d aboutir à une réglementation applicable probablement avant 2010. De toute façon, la nouvelle réglementation apportera de profondes modifications aux textes déjà existants. Pour des appareils de masse supérieure à 750 kg ayant des caractéristiques d utilisation telles que les grandes vitesses, la voltige, le vol sans visibilité (I.F.R.) le travail aérien, etc., il faut se référer aux textes J.A.R. ou F.A.R. 23. Dans ce cas, le règlement JAR/VLA ne peut pas s appliquer. Ces renseignements portent en particulier sur : - L aide à l établissement du dossier de calculs et de justifications de la structure, demandés par les autorités de certification à tout postulant à un certificat de navigabilité ; - La démonstration de la résistance structurale d un élément vital d aéronef, classique ou non, ou répondre éventuellement à une demande spécifique des autorités de certification ; - La vérification par calculs et/ou essais de la tenue des pièces fabriquées par tout constructeur soucieux d assurer sa «tranquillité d esprit» concernant la sécurité des vols ; - La justification des modifications majeures apportées sur un matériel aérien déjà en service ; - La rédaction d éventuels rapports d expertise, consécutifs à des accidents ou incidents (hors fautes de pilotage) ayant pour cause des défaillances ou des ruptures en utilisation, peut-être anormales. Les personnes intéressées trouveront peut-être d autres applications possibles grâce aux informations contenues dans cet ouvrage. - Important : Toutes les unités employées pour rédiger ce document découlent du Système d unités internationales appelé SI, adopté par l Assemblée nationale française en 1961. Le système SI est légal et a fait l objet d une plaquette éditée en 1994 par les Journaux officiels : 26, rue Desaix 75 727 Paris Cedex 15 au prix de 20 F pièce en 2003? La liste des nouvelles unités légales ainsi que les diverses relations pouvant exister sont présentées en annexe H de ce livre. - Attention :

Le système SI distingue clairement la masse du poids. La notion de poids est liée au phénomène de la gravitation terrestre, alors que la masse représente une quantité de matière n ayant aucune relation avec un quelconque phénomène de gravitation. Les concepteurs et les constructeurs sont invités à utiliser les nouvelles unités de masse et de poids indiquées dans ce document, car les habitudes acquises avec les systèmes d unités abrogés (CGS, MKpS, MTS) pourraient donner involontairement des résultats erronés. Les nouvelles unités du système SI se révèlent très utiles dans les milieux scientifiques et industriels en raison de leur excellente cohérence. Mais elles sont peu appliquées dans la vie quotidienne, car l ancien système d unités MK P S est toujours (très) utilisé commercialement et la diffusion dans le public de ces nouvelles unités s avère difficile à «digérer» et à intégrer. Par exemple, demandez d acheter 10 newtons de pommes de terre (1 dan) au lieu 1 kgp, va surprendre le commerçant et pourtant il s agit pratiquement de la même quantité de produit (à 2 % près). Peut-être qu un jour, les prix seront affichés en newtons au lieu de kgp mais ceci ne semble pas être pour demain. Dans les pays anglo-saxons, le système SI est utilisé discrètement dans les milieux techniques et scientifiques, en raison de son maniement logique et cohérent. Ensuite, les résultats de calculs sont automatiquement retranscrits en unités légales dans ces pays pour les rendre plus facilement assimilables par leur population et pour éviter de froisser des susceptibilités dans l opinion publique. Commentaire : Cette procédure de travail a été fâcheusement démontrée avec le contrôle de la trajectoire d une sonde US vers la planète Mars, perdue bêtement à la suite d une confusion entre les unités de mesure de longueur du système SI et celles des unités de mesure anglo-saxonnes. Par ailleurs, l ouvrage contient un grand nombre de signes et abréviations normalisés à partir des règlements de navigabilité (J.A.R., F.A.R.) en vigueur dans les pays agréant cette réglementation, mais aussi des expressions du langage technique aéronautique courant, dérivé de termes professionnels. Afin d aider les lecteurs à se familiariser avec ce jargon technique dont ils peuvent parfois ignorer la signification précise, l auteur donne quelques définitions permettant de : - Faciliter la compréhension des textes de l ouvrage par les non-initiés ; - Simplifier le travail de rédaction pour éviter des répétitions ou des longueurs fastidieuses. Il en est ainsi des expressions concernant la définition de l atmosphère type ou l utilisation de l alphabet grec. Hormis les équipements de pilotage et de navigation supplémentaires non exigés par les règlements en vigueur, l ouvrage comporte trois parties techniques essentielles portant sur : - L étude et la conception des matériels aériens ; - Le minimum de connaissances technologiques (règlements et sécurité) relatives à leur fabrication ; - Les conditions techniques de mise au point au sol et en vol. À la connaissance de l auteur, il semble qu il n y ait jamais eu de documentation (au moins en langue française) traitant en totalité les trois parties mentionnées ci-dessus. Les documentations les plus récentes ne semblent pas avoir encore pris en compte les évolutions techniques et technologiques.

Il existe bien sûr d excellents ouvrages traitant de sujets spécifiques, relatifs à la physique, à la mécanique rationnelle, à l aérodynamique subsonique, à la mécanique du vol etc., mais leur contenu s apparente plutôt à des cours théoriques pas toujours facilement assimilables pour des non-initiés. Dans ces conditions, un futur constructeur serait contraint de posséder une bibliothèque bien garnie s il décidait un jour de réaliser un matériel aérien moderne alliant performances, qualités de vol (QdV) et niveau de sécurité satisfaisants. Bref, de quoi s y perdre! Les propositions d études et de conception offertes dans les pages suivantes ont été rédigées dans l espoir de réduire, autant que possible, la recherche d'informations dispersées dans les diverses documentations techniques existantes aujourd hui. Toutefois, l ouvrage n a aucune prétention d innovations en matière d aviation légère. En effet, toutes les connaissances relatives à la physique et à l aérodynamique subsonique sont, depuis longtemps, toutes répertoriées. En outre, dans le but de ne pas encombrer les textes par des théories mathématiques, physiques ou mécaniques applicables aux constructions aéronautiques, l auteur a supposé que les lecteurs aient un niveau de connaissances générales permettant de manier l équation du second degré, seule notion utile pour comprendre les informations mathématiques présentées dans cet ouvrage. Cette condition permet de proposer des formules et autres relations mathématiques ou physiques appropriées, sans apporter de lourdes justifications. Il n est pas interdit au lecteur un peu curieux de vérifier par lui-même les formules présentées dans cet ouvrage, à l aide de cours théoriques proposés sur les sujets concernés. Le lecteur trouvera ci-dessous la teneur sommaire des trois parties principales signalées à la page précédente : - Étude et conception Cette partie ayant fait l objet de nombreux ouvrages bibliographiques, les textes suivants se bornent à réactualiser ou compléter la littérature existante. - Technologie de construction L objectif de cette partie consiste seulement à présenter la réglementation de base, destinée à éviter quelques «pièges» relatifs à la conception ou à la réalisation des pièces ou des sousensembles de matériels aéronautiques et d apporter, si nécessaire, des commentaires spécifiques. Les principaux matériaux couramment utilisés en aviation légère sont : le bois, la toile, les métaux (aciers et alliages légers) et plus récemment, les composites stratifiés avec tous les ingrédients les accompagnant (colles, peinture, vernis, etc.). Ces matériaux ont chacun leur technologie particulière d usinage. Étant donné la variété des procédés d usinage en fonction de la nature des matériaux, du dessin des pièces, de leur fonction à bord d un aéronef, il n est pas possible d exposer ici des règles de l art complètes, relatives à l usinage, aux méthodes, aux procédés, ainsi qu aux «trucs» de fabrication, en raison de l importance de ce sujet. - Mise au point au sol et en vol Cette partie a fait l objet de deux volumes édités : l un par M. P. Bonneau en 1957 et l autre par MM. P. Bonneau et C. Briand vers 1992.

Il faut remercier et féliciter ces deux auteurs pour l énorme travail de compilation et de rédaction qu ils ont fourni pour aider les passionnés de l aviation légère à comprendre plus facilement toutes les raisons des essais en vol. Les méthodes d essais proposées indiquent comment effectuer logiquement et progressivement les vérifications à apporter au matériel aérien et d effectuer des modifications qui pourraient s avérer nécessaires ou utiles pour la sécurité des vols. Le présent ouvrage n a pas la prétention de se substituer aux ouvrages ci-dessus, mais au contraire de les rendre plus attractifs. En conséquence, mon livre se limite à exposer les exigences réglementaires relatives aux contrôles au sol et aux essais en vol, accompagnés si nécessaire, de commentaires destinés à comprendre l esprit de ces exigences. Le constructeur ne doit pas négliger l importance des mises au point au sol et en vol pour obtenir un appareil agréable à piloter et sûr. Il va de soi que cet ouvrage n a pas la prétention d être complet à lui seul, mais l auteur espère que ce guide devrait permettre de réduire le nombre d erreurs involontaires relatives à la réalisation des appareils légers et susceptible de limiter les frais inhérents à la construction de ce type d aéronef. De plus, chaque concepteur et/ou constructeur aimerait pouvoir apporter sa touche de conception personnelle à la fabrication du matériel aérien dont il a rêvé. Je souhaite que les méthodes de calculs et de technologie de construction portant sur les règles de l art applicables à toute réalisation d aéronef léger et présentées dans cet ouvrage aient un effet bénéfique pour tout réalisateur potentiel, qu il soit amateur ou non. Le chapitre 6, relatif à la manière de dimensionner une structure, semblera peut-être ardu à utiliser par certains concepteurs voulant créer leur aéronef, en raison des méthodes d application des formules mathématiques relatives aux calculs, employant des unités de mesure parfois obsolètes. Ces méthodes sont différentes selon les matériaux prévus pour la construction d un aéronef (bois, métal, composites stratifiés). Néanmoins, les difficultés éventuelles de calcul ne devraient pas être un sérieux un handicap car il est toujours possible dans les cas de calculs jugés incertains, de procéder à un essai statique partiel non destructif à partir d un dossier des efforts généraux. En cas de difficultés, il est conseillé de s adresser à des personnes plus compétentes que soi pour résoudre les problèmes rencontrés. En aucun cas, il n apparaît dans cet ouvrage d équations supérieures au second degré afin d alléger les calculs. L utilisation des dérivées ou des intégrales, peuvent affiner les calculs au prix de complexités accrues qui ne se justifient pas dans la pratique, sauf à effectuer des recherches fondamentales! Les méthodes proposées pour la réalisation de toute formule d aéronef restent valables, qu elles soient classiques ou non (ex. formule d avion de voyage, de voltige, ou canard, ULM, etc.), mais il sera parfois nécessaire de les adapter en fonction des options désirées par l utilisateur de l appareil. Les articles ou les exposés de cet ouvrage sont plus complets que ceux que j ai déjà publiés sur les mêmes sujets, dans les Cahiers du Réseau du Sport de l Air (RSA). Bien entendu, l auteur sera toujours à l écoute des critiques et suggestions des constructeurs amateurs allant dans le sens de l amélioration ou de compléments à apporter à ce document. Pour terminer cet avant-propos sur une note optimiste principalement adressée aux constructeurs amateurs, je propose de dédier cet ouvrage à la mémoire de M. Lecarme, ingénieur et pilote d essais professionnel, aujourd hui disparu.

Passionné par l aviation légère, il a été pratiquement présent à tous les divers rassemblements des constructeurs amateurs du RSA. Il a également publié de nombreux articles techniques relatifs à l aviation légère, articles toujours d actualité car ils sont conformes aux lois physiques, aérodynamiques et mécaniques immuables. Je me souviens que lors des divers rassemblements du RSA et après examen «critique» d une réalisation d un constructeur amateur ne lui donnant pas entière satisfaction, il lui arrivait de prononcer parfois en guise «d encouragement et de sentence» la phrase suivante, accompagnée d un petit clin d œil complice, à l adresse de ses interlocuteurs : «Il n y a pas d avion raté, il n y a que des avions insuffisamment mis au point.» L auteur laisse aux lecteurs le soin de méditer le bien-fondé de cette maxime et de tirer leurs propres conclusions de cet avis plein de sens pratique! Henri Fékété, octobre 2009.

Sommaire Unités de mesure... 31 Généralités.... 33 Définition de l atmosphère type... 33 A. Composition et température.... 33 B. Pressions et densités.... 33 Alphabet grec.... 37 Les équations de dimension... 39 01 Objet des équations de dimension... 39 02 Présentation des systèmes d unités d utilisation courante... 39 03 Historique des systèmes d unités.... 39 04 Exemples d incohérence.... 40 05 Les équations de dimension.... 40 06 Remarques importantes... 42 Chapitre 1 Introduction et réglementation applicable.... 43 1.00 Généralités... 43 1.01 Les services officiels en France... 43 1.02 Les textes de référence.... 44 1.03 Conditions techniques pour un projet... 45 1.03.1 Concept initial.... 45 1.03 2 Conditions techniques.... 46 1.04 Définitions physiques générales... 46 1.05 La mécanique du vol.... 46 1.06 Les vitesses AIR... 47 1.07 Pression dynamique... 47 1.08 Notions de viscosité cinématique.... 47 1.09 Evaluation de la célérité du son dans l air... 48 1.10 Clauses techniques de base... 49 1.11 Considérations sur la documentation technologique... 50 1.12 Critères de choix d un aéronef.... 51 Chapitre 2 Analyse initiale d un projet... 53 2.01 Généralités... 53 2.02 Quelle formule aérodynamique adopter?... 53 2.03 Quel avion faut-il envisager?... 54 2.04 Quel moteur utiliser?... 54 2.05 Dossier de présentation.... 55 2.06 Catégories de navigabilité.... 55 2.07 Masses... 56 2.08 Définition des diverses masses... 56 2.08.1 Masse maximale... 56 2.08.2 Masse minimale... 57 2.08.3 Masse à vide et centrage correspondant.... 57 2.08.4 Centrages... 57 2.08.5 Lest amovible... 57 2.09 Autres références... 57 2.09.1 Vitesses.... 57 2.09.2 Facteur de charge.... 58 2.10 Limite élastique... 58 2.11 Premières estimations... 59 15

2.12 Exemple d étude et de réalisation... 61 2.13 Influence du groupe moto-propulseur (G.M.P.)... 61 2.14 Influence des matériaux.... 62 2.15 Affinement du projet.... 62 2.16 Réflexions relatives au programme envisagé.... 62 2.17 Eléments complémentaires de calcul... 63 2.18 Détermination des vitesses.... 63 2.18.1 Cas du quadriplace.... 63 2.19 Portance globale de l aile (Cz).... 64 2.20 Correctifs de V S0 et de V H.... 65 2.20 1 Eléments jouant sur la valeur de V S0... 65 2.20 2 La vitesse V H (en palier plein gaz) dépend de la puissance motrice installée.... 65 2.21 Dossier de qualification. (ou de calculs).... 65 2.22 Autres possibilités de calcul... 66 2.23 Conclusions relatives au dossier de qualification (ou de calculs).... 66 2.24 Exemple de projet... 67 2.25 Dossier de calculs (ou justificatifs de le structure)... 67 2.26 Mémoire de présentation prévisionnel.... 68 2.27 Exemple d application à un quadriplace de voyage.... 69 2.28 Devis de masse détaillé.... 69 2.28 1 Méthode générale.... 69 2.28 2 Autres méthodes... 71 2.29 Autres paramètres à définir.... 72 2.29 1 Exemple de paramètres.... 72 2.30 Cas de l aile elliptique,... 73 2.31 Exemple de calculs d une structure... 73 2.32 Caractéristiques aérodynamiques... 75 2.32 1 La forme en plan de l aile.... 75 2.32 2 Les profils classiques.... 75 2.32 3 Les profils laminaires... 76 2.32 4 Angle de calage... 76 2.33 La voilure.... 77 2.34 Numérotation des profils... 77 2.35 Caractéristiques de profils classiques... 78 2.35 1 Exemple 1 : Cotes du profil NACA 23015.... 78 2.35 2 Exemple 2 : Cotes du profil laminaire NACA 65 2 215.... 79 2.36 Analyse des figures 9, 10, 11 et 12... 80 2.37 Les ailerons... 81 2.38 Les dispositifs hypersustentateurs... 81 2.39 Le fuselage.... 82 2.40 Les empennages.... 82 2.40.1 L empennage horizontal a pour but d agir sur les déplacements de l avion en tangage, c est-à-dire lors du vol en palier, sur la montée ou sur la descente.... 82 2.40.2.L empennage vertical agit sur les déplacements en virage (en lacet), conjugués en roulis avec les ailerons s ils existent. Sa surface totale comprise entre 10 et 15 % de la surface de l aile... 82 2.41 Les dispositifs de retour au sol... 83 2.41 1 Dispositifs de retour au sol avec atterrisseurs du type :... 83 2.41 2 Dispositifs d évolution de l eau.... 83 2.42 Conclusions sur les paragraphes 2.32 à 2.41... 84 2.43 Réalisation d un avion métallique... 84 Chapitre 3 Evaluation des efforts généraux... 85 3.01 Généralité sur la résistance des structures.... 85 3.02 Appellation normalisée des charges.... 85 3.03 Définition des charges employées dans les dossiers.... 85 3.04 Présentation de la limite élastique... 86 3.04.1 Charges en traction... 86 3.04.2 Charges en compression... 86 3.05 Essais de traction dans le bois.... 87 3.06 Détermination des efforts généraux.... 87 3.07 Charges en vol... 88 3.08 Présentation du domaine de manœuvre... 88 16

3.09 Analyse du domaine figure 16... 88 3.10 Cas de vol à n positifs.... 89 3 11 Cas de vol à n négatifs... 89 3.12 Présentation du domaine de rafales.... 90 3.13 Domaine de vol combiné... 90 3 14 Autres cas d efforts généraux à déterminer... 91 3.15 Charges au sol.... 91 3.16 Méthode générale de calculs.... 91 Aspect des charges.... 91 Cas de la voilure elliptique... 92 Cas de la voilure trapézoïdale.... 92 Cas de la voilure rectangulaire.... 93 3.17 Autres types d ailes.... 94 3.18 Répartition de portance en envergure... 94 3.19 Allures des courbes de répartition de portance... 95 3.20 Méthodes de calcul de la répartition de portance.... 96 3.21 Tracé de la courbe de répartition de portance... 96 3.21.1 Détermination de la portance d une aile elliptique... 96 3.21.2 Détermination de la portance d une aile trapézoïdale.... 97 3.21.3. Mode opératoire.... 97 3.22 Tableau de calculs applicables à l aile du quadriplace... 97 3.22.1 Valeurs de référence... 98 3.22.2 Précisions sur les colonnes du tableau préparatoire.... 99 3.23 Forces de délestage... 99 3.24 Calcul des délestages... 99 3.25 Remarques... 100 3.26 Répartition du supplément de portance dû au braquage de l aileron... 101 3.27 Autres méthodes de calcul... 102 3.27.1 Formules de Toussaint.... 102 3.27.2 Formules du règlement allemand.... 103 3.27.3 Moment de charnière (Toussaint)... 103 3.28 Délestages d inertie... 103 3.29 Répartition en profondeur (corde de profil).... 104 3.30 Exemples de répartition en corde.... 105 3.31 Exemple de calculs... 106 3.32 Cas des hypersustentateurs sortis.... 107 3.33 Efforts limites sur les commandes... 107 3.34 Charges sur l' empennage horizontal... 108 3.34.1 La charge d équilibre (fig.25 A)... 108 3.34.2 Détails des forces agissant sur le profil de référence de la voilure... 110 3.34.3 Variation des forces d inertie de translation en fonction de l incidence du profil de voilure... 111 3.34.4 Détermination descharges.... 111 3.34.5 Détermination des charges de manœuvre par la méthode graphique.... 112 3.34.6 Charge de manœuvre limite moyenne... 112 3.34.7 Augmentation de la charge de manœuvre sur l empennage... 113 3.35 Répartition des charges en corde sur les gouvernes.... 114 3.36 Charges de rafales sur l empennage horizontal... 115 3.36.1 Par la méthode graphique :... 116 3.36.2 Par calculs :... 116 3.37 Charges dissymétriques... 117 3.38 Charges de manœuvre sur l empennage vertical... 117 3.39 Charges de rafales sur l empennage vertical.... 118 3.39.1 Détermination par calcul.... 118 3.39.2 Détermination graphique... 118 3.40 Charges sur les circuits de commande... 119 3.41 Charges sur les bâti-moteurs.... 119 3.42 Charges sur les ailerons... 119 3.43 Charges sur le fuselage... 120 3.43.1 Cas de calculs à envisager du domaine de vol (fig.16)... 120 3.44 Propositions de charge de calcul sur la structure du fuselage.... 121 3.45 Charges au sol.... 121 3.46 Conditions de charges au sol... 121 3.47 Cas de charge type sur les atterrisseurs.... 122 17

3.48 Cas de la roue auxiliaire AV.... 123 3.49 Cas de la roue auxiliaire AR... 123 3.50 Conditions simplifiées pour les atterrisseurs... 123 3.51 Autres cas de charges dimensionnants.... 124 3.52 Conditions d atterrissage en secours.... 124 3.53 Réflexions relatives au chapitre 3.... 125 3.54 Conclusions relatives à la résistance des structures... 125 Chapitre 4 Aérodynamique et performances.... 127 4.01 Documents aérodynamiques de base... 127 4.01.1 Choix d un profil d aile... 127 4.01.2 Polaire des profils... 127 4.02 Méthode générale proposée... 128 4.03 Correction de la portance en fonction de l allongement... 128 4.04 Polaire du planeur indéformable... 130 4.05 Compensation du moment de tangage... 131 4.06 Cas des dispositifs hypersustentateurs... 131 4.06.1 Dispositifs de bord d attaque... 132 4.06.2 Dispositifs de bord de fuite.... 132 4.06.3 Aspiration ou soufflage de la couche limite.... 132 4.07 Tracé des polaires... 133 4.08 Exemple de calculs de l aile à différents braquages de volets... 134 4.09 Polaire de l avion complet... 135 4.10 Détermination de D, distance entre l aile et l empennage horizontal... 136 4.11 Caractéristiques de l empennage vertical... 136 4.12 Détermination des traînées parasites.... 136 4.13 Autre méthode... 137 4.14 Etablissement de la polaire de l avion complet... 137 4.15 Exemple de représentation d une polaire à différents stades d exécution... 138 4.16 Polaire logarithmique.... 139 4.16.1 Généralités (pour information)... 139 4.16.2 Principe du tracé... 140 4.16.3 Diagramme général de la polaire... 141 4.17 Cas du vol horizontal... 141 4.18 Influence de la puissance... 141 4.19 Cas de la finesse maximale.... 142 4.20 Influence de la charge alaire... 142 4.21 Influence de l altitude... 142 4.22 Disposition pratique des échelles logarithmiques et mode d emploi.... 143 4.23 Autre présentation de la polaire logarithmique.... 144 4.24 Exemple d application pratique... 145 4.25 Tracé du diagramme... 145 4.26 Détermination des puissances.... 146 4.26.1 Généralités... 146 4.26.2 Rappel des masses (charge utile et structures).... 146 4.26.3 Caractéristiques géométriques et aérodynamiques... 147 4.26.4 Traînée de l avion complet... 147 4.27 Vitesses réglementaires.... 147 4.28 Performances calculées en vol horizontal.... 147 4.29 Performances calculées en montée... 149 4.30 Corrections dues à l altitude... 149 4.30.1 Corriger les vitesses en vol horizontal... 149 4.30.2 Correction de la vitesse verticale... 150 4.31 Influence de la traînée d un atterrisseur.... 151 4.31.1 Cas d un atterrisseur auxiliaire avant.... 151 4.31.2 Cas d un atterrisseur auxiliaire arrière.... 151 4.31.3 Cas d un atterrisseur rétractable... 151 4.32 Observations relatives à la détermination des performances... 151 4.33 Conclusions relatives au chapitre 4.... 152 18