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La gouverne de profondeur et la dérive

   Précédemment nous avons vu que les ailes d'un avion sont placées au centre de gravité. Mais le centre de gravité est ils toujours positionné au même endroit durant toute la durée du trajet? Et si ce n'est pas le cas que se passe -t-il?

Nous allons donc voir cela.

 

        1) Le déplacement du centre de gravité de l'avion.

    On va prendre le cas simple d'un avion durant son vol, avec ses passagers et son réservoir d'essence. Observons.

 

- L'avion peu de temps après son décollage à un instant t0:

 

Les passagers sont assis dans leur siège, le réservoir d'essence est à son maximum

 

 

- l'avion à un instant t:

Certains passagers se déplacent, pour diverses raisons. Le niveau d'essence à baissé.

 

 

- l'avion à un instant t2:

    Les passagers sont à leur place, le réservoir d'essence ne comporte plus beaucoup de Kérosène.

 

Observations et remarques : on voit qu'au cours d'un vol, il y a différentes variations, qui se produisent, comme :

    - les déplacements des passagers (ou du personnel de l'avion). A l'insant t0, ils sont dans leurs siège, et à l'instant t1, ils sont au fond de l'avion.

    - ou la diminution du niveau de kérosène. De l'instant t0 à l'instant t2, le kérosène  a baissé de 90%.

 

Déduction : on sait que l'avion a une masse bien précise, et une répartition de celle ci bien précise également. Ces deux composants font que l'avion a un centre de gravité précis.

Or si on regarde nos observations des schémas ci-dessus, on constate que la masse change au cours du vol, tout comme la répartition de celle ci. Alors le centre de gravité va être déplacé lui aussi. Mais si on se réfère à notre bilan des forces vu tout au début dans le I.A, dont voici le schéma:

 

    On constate que si le centre de gravité est déplacé, alors toutes les forces ne s'appliqueront plus en un même point, ce qui veut donc dire que l'avion ne sera plus en équilibre

 

    Donc la conclusion est que l'avion à certains instants du vol n'est plus en équilibre.

    Mais est ce possible, car si c'était le cas, il y aurait des crash tout le temps ? Il y a donc quelque chose qui fait que l'avion reste quand même en équilibre, malgré le déplacement de son centre de gravité. Cette fonction est occupée par la dérive.

 

 

2. La gouverne de profondeur

    La gouverne de profondeur est une aile horizontale de l'empenage ( : ensemble des ailes de la queue de l'avion), elle régule l'incidence de l'avion par rapport à l'horizontale. Son fonctionnement est similaire à celui d'un volet de bord de fuite sauf qu'elle agit dans les deux sens (vers le haut et vers le bas), comme nous pouvons le voir sur le schéma.

La gouverne : positionnée vers le haut puis vers le bas
La gouverne : positionnée vers le haut puis vers le bas

Lorsque la gouverne de profondeur est positionnée vers le haut, elle agit sur les flux d'air à l'extrados, qui vont venir s'appuyer sur la dérive ce qui va incliner la queue de l'avion vers le bas. Par conséquent, l'inclinaison de l'avion par rapport au sol va augmenter.

 

Lorsque la gouverne de profondeur est positionnée vers le bas, elle agit sur les flux d'ai à l'intrados, qui vont venir s'appuyer sur la dérive ce qui incliner la queue de l'avion vers le haut. Par conséquent, l'inclinaison de l'avion par rapport au sol va diminuer, l'avion va descendre.

3. La dérive

    La dérive est l'aile verticale de l'empenage ( : ensemble des ailes de la queue de l'avion). Elle a pour rôle de réguler le cap (direction par rapport à une bousole) en empêchant l'avion de dériver  de l'avion. Son fonctionnement est assez simple : elle agit sur les flux d'air comme un volet de bord de fuite sauf que le volets n'agissent que dans un sens, tandis que la dérive agit dans les deux sens (de gauche à droite) comme nous le voyons sur le schéma ci-dessous.

Schéma du déplacement de la dérive
Schéma du déplacement de la dérive

    La dérive de l'avion fonctionne exactement comme la gouverne de profondeur, c'est à dire comme un volet qui agit dans les deux sens.


    Lorsque la gouverne va vers la gauche, les flux d'air appuient sur la dérive, ce qui va décaler la queue de l'avion vers la droite. L'axe de l'avion va se tourner dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.


    Lorsque la gouverne va vers la doite, les flux d'air appuient sur la dérive, ce qui va décaler la queue de l'avion vers la gauche. L'axe de l'avion va se tourner dans le sens des aiguilles d'une montre.

    L'avion peut être dirigé, si on le souhaite par l'empenage seulement en agissant sur les flux d'air avec la gouverne de profondeur et la dérive.

Mais, les ailes de l'empenage ont surtout pour rôle de "trimer" l'avion, c'est à dire qu'elles vont réguler la direction et l'incidence de l'avion par rapport au sol durant la phase de vol.

 

    Lorsque le centre de gravité de l'avion est déplacé il va être le trimer avec la dérive et la profondeur afin de le maintenir à l'horizontale. Sachant que sur un avion de 150.000 kg, le déplacant d'une personne de l'avant de l'avion vers l'arrière de l'avion, n'aura qu'une très faible conséquence sur le déplacement du centre de gravité de l'avion.

 

Suite et fin du TPE : Conclusion