Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance.

1. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Comment créer, puis augmenter la portance ? Alexandre Stegner, LMD,IPSLstegner@lmd.ens.fr, http://gershwin.ens.fr/stegner

2. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Effet magnus Approche géométrique: observation des lignes de courants DV>0, DP<0 1. Conservation débit entre deux lignes courants 2. Resserrement: la vitesse augmente Ecartement: la vitesse diminue DV<0, DP>0 3. Utilisation du théorème de Bernoulli (validité ?) => dépression (surpression) pour les survitesses (sous-vitesse)

3. Portance < => Circulation Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Effet magnus Souvenirs … la PC 4, écoulement potentiel autour du cercle Position des points d'arrêt et aussi http://linpc3.epfl.ch/e-lin/Ryhming/html/chapters/index.htm Eclt uniforme Tourbillon Dipôle

4. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Est-ce que l’on peut faire voler un avion avec l’effet magnus ?

5. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Faire avancer un bateau ? Au début du siècle (1927), A.Flettner équipe des navires avec des cylindres rotatifs, tenant lieu de voiles. Il traverse ainsi l’Atlantique et prouve que l’application est valide.

6. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Principe de la turbo voile (L.Malavard, B. Charrier, J.Y. Cousteau) On ne fait plus tourner le cylindre, la circulation est induite par une aspiration (ventilateur interne…). Alcyone (Fondation Cousteau): deux turbovoiles de 10. 5 m de haut .

7. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Pour un profil d’aile symétrique, la portance est fonction de l’angle d’incidence. Souvenirs … la PC 5, écoulement potentiel autour d’une plaque plane en incidence. et aussi http://linpc3.epfl.ch/e-lin/Ryhming/html/chapters/index.htm

8. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Pour créer de la portance il faut créer deux tourbillon ! un autour de l’aile un qui s’en va … Chaque fois que la circulation autour de l’aile varie il y a émission d’un tourbillon: - changement de l’angle d’incidence - variation de vitesse

9. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Nécessité d’une portance variable pour décoller ! Au décollage vitesse faible => incidence forte En vol vitesse élevé => incidence faible C’est le principe utilisé sur les « vieux » coucou….

10. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Les avions « modernes » ont des profils d’ailes modulables Vitesse de croisière (900km/h): profil très peu cambré Faible vitesse au décollage (300km/h): profil très cambré, volets sorties

11. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. La limitation de tout cela: LE DECROCHAGE ! Forte restriction sur l’ange d’incidence et la cambrure de l’aile.

12. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Un trou dans l’aile !… permet d’augmenter la portance. L’ouverture entre l’aile et le volet combiné au différentiel de pression entre l’intrados et l’extrados de l’aile crée un soufflage sur l’extrados du volet et une augmentation de la portance . DP<0 DP>0

13. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Que se passe-t-il ?? Pourquoi deux traînée et pas quatre ?

14. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Des tourbillons de bout d’aile ! Pourquoi ? http://www.onera.fr/conferences/tourbillons-sillage/ Vue arrière d’une nappe d’air qui impact une aile

15. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Chaque avion « traine » dans son sillage une paire de tourbillon très énergétique Un airbus A340 qui pèse 190 T brasse environ 400 T d’air par seconde en phase de décollage !

16. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Des normes internationales définissent des distances de séparation minimales entre les avions afin qu’un avion ne soit pas mis en danger dans le sillage de celui qui le précède. Un défi pour Airbus et son avion géant A380: une distance de sécurité encore plus grande ? ou réduire l’intensité , la durée de vie des tourbillons de bout d’aile!

17. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Une piste… regardons le ciel le sillage d’un 747

18. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Instabilité d’une paire de tourbillon contra-rotatifs

19. Cours en labo d’aérodynamique : les mystères de la portance. Pourquoi les cheminées du paquebot France ont-elles des petites « ailes » ?