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La Portance

       

1.    Petites pécisions sur la portance :

 

  • On a vu auparavant que la portance était une force avec les caractéristiques suivantes :

            - direction : verticale

 

            - sens : vers le haut

 

            - point d'application : centre de gravité de l'avion (sauf dans un cas spécial que nous verrons dans le III).

 

           La seule caractéristiques qui nous est encore inconnue et trop complexe, est l'intensité (même si l'on sait qu'elle est égale à celle du poids lorsque le mouvement de l'avion est réctiligne uniforme, d'après la première loi de newton). Nous avons donc pris quelques renseignements sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Portance:


            - intensité : la portance est calculée d'après :

                    - un coefficient de portance (Cz), qui est mesuré expérimentalement en soufflerie ou en bassins et il existe des bases de données disponibles pour de nombreux profils à des vitesses et des incidences différentes.

                    - la surface maximale projetée au sol (S en m²)

                    - la vitesse par relative du fluide (v en m.s-1)

                    - la masse volumique du fluide traversé (p en KG/m3)

                      Portance = Cz x masse volumique x S x (v²/2)


  • Voici une courte définition pour voir à quoi ressemble la portance :

    La portance est  la force majeure, nécessaire pour faire voler l'aile et donc l'avion avec sa charge. Elle est liée à la traînée qui devra être compensée par une poussée au moins égale pour décoller.

        2.    La création du phénomène de portance


    La portance est une force complexe. Dans la définition donnée auparavant, nous n'avons pas expliqué comment est créé la portance, ce que nous allons faire maintenant.

 

Comment créer un phénomène de portance ?

   Nous avons effectué pour cela 2 petites expériences. Chacune d'entre elles a été réalisée en double: une première fois à l'aide d'une caméra et une seconde à l'aide d'un logiciel (pour clarifier la situation).

   Ces deux types d' expériences démontrent le même principe.  

 

  • Expérience n°1: 

 

    Observations :

        Lorsque l'on souffle au dessus de la feuille, l'extrémité oppposé à l'endroit où l'on souffle monte jusqu'à ce que la feuille soit à l'horizontale.

 

    Interprétation de l'expérience de la feuille :

        En soufflant au dessus de la feuille, la vitesse de l'air va augmenter par rapport à la vitesse initiale. Or d'après Bernoulli, un célèbre physicien et mathématicien, l'augmentation de la vitesse de l'air s'accompagne d'une dépression. La nature ayant "horreur" du vide, la feuille va donc être attirée vers la zone de dépression, c'est à dire vers le haut.

 

    Déduction pour l'avion:

        Il se produit donc le même phénomène sur l'aile d'avion, mais à une échelle beaucoup plus grande. L'aile est entraînée vers le haut par le phénomène de dépression. C'est la portance.

 

 

  • Expérience n°2:

 

 

    Observations :

 

        Lorsque l'on souffle entre les deux gobelets, on remarque qu'ils se rapprochent.

 

    Interprétation de l'expérience des gobelets :


       En soufflant entre les gobelets, la vitesse de l'air en ceux-ci va augmenter par rapport à la vitesse initiale. Donc la théorie de Bernoulli s'applique une nouvelle fois à cette expérience : une dépression se créer, donc les gobelets se rapprochent. 

 

    Déduction pour l'avion:

        Même déduction que pour l'expérience n°1.

      

Conclusion des deux expériences:

 

        Ces deux expériences reproduisent de façon simplifiée la création d'un phénomène de portance pour un avion.

 

      Voici un profil d'aile, nous permettant de vous montrer toutes les parties d'un profil en général et de vous énnoncer leur nom, afin de mieux comprendre l'explication ci-dessous.

 

       Le fonctionnement d'une aile d'avion est basé sur la création d'une dépression sur la partie supérieure de l'aile, et ce d'après le principe de Bernoulli.

       En effet l'air passant au dessus de la face supérieur de l'aile ( appelée extrados ) va être d'une vitesse supérieure à la vitesse de l'air passant sur la partie inférieur de l'aile ( appelée l'intrados ). Et c'est cette différence de vitesse qui, d'après bernoulli, va créer une dépression à l'extrados, et une zone de haute pression à l'intrados. L'aile va donc être attirée dans la zone de dépression, et donc vers le haut. Ce phénomène étant appelé : portance

 

       On explique la différence de vitesse de façon très simple : les deux flux d'air se séparant au bord d'attaque se rejoignent en même temps au bord de fuite. L'accélération est dû à la différence de distance qui est supérieure, à l'extrados.

Schéma de la création d'un phénomène de portance sur un profil d'aile.

 

 

       On retient de cette partie, que la portance est obtenue du fait qu'il se crée une dépression à l'extrados et une surpression à l'intrados, ce qui va faire monter l'avion.

       Maintenant que nous savons comment est crée le phénomène de portance par l'aile, nous allons essayer de savoir si cette force varie selon différents profils d'aile ou quelques autres accessoires liés à l'aile.