Moments aérodynamiques
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Sommaire |
[modifier] Forces
Un aéronef en mouvement (un aérodyne) subit et développe des forces :
- force de gravité,
- force de propulsion,
- forces aérodynamiques (qui sont décomposées en portance et traînée).
Ces forces agissent à une certaine distance (bras de levier) par rapport à un point fixé arbitrairement (le centre de gravité, ou le foyer aérodynamique, ou un point situé au quart de la corde moyenne aérodynamique (CMA).
[modifier] Moments
Le produit d'une force par la distance donne un moment.
Selon les trois axes d'étude des mouvement : roulis (x), tangage (y), lacet (z), on aura trois moments :
- moment de roulis, avec son coefficient Cl (ne pas confondre avec le CL anglais avec L pour lift = portance)
- moment de tangage, avec son coefficient Cm
- moment de lacet, avec son coefficient Cn
[modifier] Variation des moments
(rédaction en cours) On étudie la variation des moments en modifiant l'attitude de l'avion sur deux axes principaux :
- en incidence : rotation d'un angle α (alpha) sur l'axe de tangage
- en dérapage : rotation d'un angle β (béta) sur l'axe de lacet
- les angles sont le plus souvent mesurés en radians.
- effet de l'incidence sur le moment de tangage, stabilité en tangage
- On étudie la variation d (pour delta) du moment de tangage dCm en fonction de la variation de l'angle d'incidence dα :
- dCm / dα : noté pour simplifier Cmα, dérivée de stabilité en tangage.
- une valeur négative de Cmα indique une stabilité en tangage positive, et inversement.
- Exemples :
- avion conventionnel, Cmα = environ -0.50 à -1.50 (avec α mesuré en radian)
- effet du lacet sur le moment de roulis, roulis induit
- en dérapage, une aile porte plus que l'autre (roulis induit par le lacet). On étudie la variation du moment de roulis dCl en fonction de la variation de l'angle de lacet dβ :
- dCl / dβ : noté pour simplifier Clβ, dérivée de couplage lacet-roulis.
- une valeur positive élevée de Clβ indique un roulis induit important, et inversement.
- Exemples :
- planeur "deux axes" (voir stabilité), Clβ = environ xxx (roulis induit important pour la mise en virage)
- avion conventionnel, Clβ = environ xxx
- avion de voltige, Clβ = xxx (faible roulis induit, peu de couplage lacet-roulis).
- effet du lacet sur le moment de lacet, stabilité directionnelle
- On étudie la variation δ (delta) du moment de lacet Cn en fonction de la variation de l'angle de lacet β :
- dCn / dβ : noté pour simplifier Cnβ, dérivée de stabilité en lacet.
- une valeur positive élevée de Cnβ indique une stabilité directionnelle importante, et inversement.
- Exemples :
- avion conventionnel, Cnβ = environ
[modifier] Convention d'axes et de signes
Soit un avion vu en plan, vu du dessus; Dans le mode "géométrique" :
- axe X vers l'arrière,
- axe Y vers la droite,
- axe Z vers le haut.
[modifier] Tangage
- convention : un moment de tangage à cabrer est positif, un moment à piquer est négatif.
- équilibre en tangage : la somme des moments doit être nulle. Une aile à profil classique a un Cm négatif; elle fait piquer. Le stabilisateur placé à l'arrière (s'il est déporteur) donne un moment à cabrer : son Cm est positif.
[modifier] Roulis
[modifier] Lacet
- convention : une rotation ou un moment est positive dans le sens trigonométrique (inverse des aiguilles d'une montre)...
Rotation en lacet de 10° : le nez de l'avion part vers la gauche, l'avion vole en dérapage vers la droite. Son aile droite porte plus, son aile gauche porte moins. à suivre