Comment vol un avion

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Comment vol un avion

Message par JG13~Wulf le Sam 25 Juil - 1:08

~~~~ Commandes et axes d'un appareils ~~~~



Il s'agit d'un cours général sur l'aviation. Vous ne retrouverez pas ici les réglages nécessaires pour piloter un appareils particuliers. Ce cours à pour objectif de vous offrir une introduction théorique sur le fonctionnement d'un appareil.

I) Comment ça vole un avion ?


Un avion utilise le principe physique de Venturi pour s'élever (on peut parfois lire aussi Bernouilli car il "complète" Venturi). Grossièrement expliqué, Venturi dit que si l'écoulement d'air au dessus d'une surface est plus rapide qu'en dessous, il apparaît une dépression au dessus de la surface qui aura pour effet une force verticale vers le haut (portance). La surface peut être amener à s'élever dans les airs si cette force est plus importante que le poids de l'objet..

Il s'agit d'un principe que l'on utilise dans la vie de tous les jours sans le savoir. On retrouve des systèmes Venturi dans les usines de fabrication de vitre tout comme dans les simples vaporisateurs permettant de se parfumer. Dans les usines, en soufflant de l'air à haute vitesse sur une vitre, on peut facilement la soulever malgré son poids. Lorsqu'on s'asperge de parfum, on crée une dépression qui aspire le parfum dans le pulvérisateur (Venturi dans des conduit).

(Il est à noté que l'air est un fluide)


Cependant, en aviation, il n'existe aucune soufflerie permettant d'amener l'air à haute vitesse au dessus de l'appareil et garder l'air en dessous à vitesse plus faible.

Les ingénieurs aéronautiques, en dessinant les ailes des avions avec la surface supérieur (extrados) bombé, sont capable de créer artificiellement un flux plus rapide au dessus de l'aile. Attention, il s'agit d'une explication très grossière du phénomène, mais je ne pousserait pas l'explication plus loin car ce n'est pas l'objet de ce cours. Le plus important à comprendre, c'est que l'avions ne se repose pas sur ses ailes, mais que ses ailes sont aspiré perpendiculairement à leur plan.



Bien entendu, les avions ne sont pas uniquement influencé par l'effet Venturi, il existe une multitude d'autres influences provenant d'autres principes physiques. Mais c'est ce principe qui permet de décrire qu'un avions est aspiré sur la perpendiculaire au plan des ailes. La compréhension de ce principe permet de comprendre comment l'avion évolue dans les air.



En fonction de la vitesse de l'appareil, cette aspiration est plus ou moins forte. En considérant le poids de l'avion constant (pas de consommation de carburant ou de munition) et son incidence constante, on explique que la portance (aspiration) varie proportionnellement à la vitesse. Un appareil qui va vite aura tendance à monter de lui même.

II) Les surfaces de contrôles principales et les axes

Le pilote, en basculant le manche ou en déplaçant son palonnier, peut incliner son appareil sur trois axes. Ses actions influencent la position des surfaces de contrôles qui, par trois grand principe physique, déplace l'appareil.

Le premier principe physique utilisé par l'appareil pour se déplacer est le même que celui utilisé par les ailes pour voler. Lorsque le pilote déplace le manche, il modifie localement la portance. Lorsque le pilote bascule le manche à gauche, il diminue la portance au bout de son aile gauche et l'augmente au bout de l'aile droite. Cela à pour effet d'incliner l'appareil.

Le second principe physique utilisé est celui du moment de force. Grossièrement traduit, on peut aussi dire qu'il s'agit du principe du levier. Les surfaces de contrôles sont placé à distance du point de rencontre des axes (cockpit) pour avoir un maximum d'effet sur l'appareil. Placer la direction de l'appareil au dessus du cockpit n'aurait aucun effet.

Le dernier principe est plutôt une conséquence qui surprend souvent de nombreux pilote débutant. Il s'agit d'un phénomène qui est directement lié au moment de force. Ce principe explique la raison pour laquelle l'appareil s'incline de  lui même sur la gauche ou la droite lorsque l'on utilise le palonnier. Les effets de se principe reste sont très, mais c'est une des raisons pour laquelle nombreux sont les pilotes qui partent en vrille après avoir donné un coup de palonnier ou de manche violent. Un objet à tendance à conserver son état de départ et donc, si on applique un moment de force sur un axe, il apparaît un autre moment de force sur un autre axe qui tend à "s'opposer" à la modification.

Cela implique que pour la plus basique des manœuvres, il est nécessaire d'utiliser l'ensemble de ses commandes avec douceur.

Les trois axes de contrôles sont :
gif:


  1. Le tangage (profondeurs) => Verticale : monter - descendre

  2. Le roulis (ailerons) => Rotation : inclinaison gauche - droite

  3. Le Lacet (direction) => Horizontale : décalage du nez à gauche - à droite



III) Les surfaces de contrôles secondaires


En plus des surfaces de contrôles principales, certains appareils peuvent être équipé de surfaces secondaires. Pendant la seconde guerre mondiale, presque tous les appareils ont été équipé de volet et certains avaient également des aérofreins. Ses surfaces sont souvent confondue car elles ont un effet commun. Elles ralentissent l'avion en augmentant la traîner. Pour un aérofrein, son utilité s'arrête la. Il est plus solide qu'un volet car c'est sont rôle principal de freiner l'avion. Un volet à un rôle totalement différent. Il permet de ralentir quelque peu l'appareil, cependant, il est bien moins résistant qu'un aérofrein.

Un volet permet d'augmenter la surface de l'aile. Cet ajout permet d'augmenter la portance et de maintenir l'appareil stable à basse vitesse. Les volet permettent à des appareils rapides de modifier leur ailes pour voler plus lentement. Sortir un volet à haute vitesse peut endommager l'appareil. Ne pas sortir ses volets à basse vitesse peut vous amener à décrocher.

IV) Les trims


Pour résumer l'utilité des trims en une phrase, on peut dire qu'il s'agit du réglage de la position neutre du manche. C'est à dire que si je lâche le manche, les surface de contrôle principales reviendront à la position centrale. Cette position varie en fonction du réglage des trims.

Régler ses trims est un travail continu car votre appareil n'évolue pas à vitesse et altitude constante. Son poids diminue au cours du temps et votre cap (donc l'incidence du vent) varie également. L'ensemble de ces paramètres vous oblige à régler vos trims plusieurs fois au cours d'un même vol.

Un appareil correctement régler peut voler droit, monter ou descendre de façon constante sans que le pilote n'intervienne. Au cours de longue mission, cela facilite grandement le travail du pilote. Cependant, tous les appareils ne sont pas équipé de toutes les trims. La plus part des chasseurs monomoteurs allemands n'ont que la trims de profondeurs à leur disposition.

V) L'effet de G


Au cours de chaque manœuvre, vous subissez une accélération. Cependant, une accélération ne fait pas forcément référence à une modification de vitesse. Cela peut faire référence à une modification de trajectoire. La lois de Newton dit:

Forces = Masse x Accélération

Le poids étant une force, on a:

Poids = Masse x g
Avec g la constante d'accélération sur Terre.

Au cours de manœuvres tel qu'un virage ou un looping, on peut prendre des G. En réalité, il s'agit de l'accélération qui est due à l'inertie de son corps. Un objet qu'il soit statique ou en mouvement essayera toujours de conserver son état. C'est à dire que lorsque l'on entame un virage, vous avez physiquement envie de continuer tout droit.

Si on ne regarde que les avions ayant évolué au cours de la seconde guerre mondiale et que l'on fait abstraction du Me 163 et du Ba 349, l'effet G n'est ressentit que lors des virage et des cabré important. Cela s'explique par la formule de rotation suivante:

Accélération = Vitesse² / Rayon

C'est à dire que plus vous allez vite en virage avec un faible rayon, plus votre accélération sera forte. Si vous multiplier votre masse par cette accélération, vous trouverez votre poids augmenter ou parfois diminuer en fonction de la situation. En réalité, lorsque l'on parle de prendre 2G, cela veut dire que l'on prend 2xg. C'est à dire que l'on ressent notre poids deux fois plus que normalement.

En jeu, on ne remarque que les effets limites du phénomène. Lorsque vous prenez trop de G, vous commencez à prendre un voile noire ou un voile rouge. Dans les cas très limite, la structure de l'appareil peut même être endommager voire casser en raison de manœuvres trop violentes. Concernant les voiles gris et rouges, il s'agit d'un manque ou d'une arrivé trop grande de sang dans le cerveau. Cela arrive lorsque l'on tire trop fort le manche vers soit où lorsque l'on pousse le manche vers l'avant. 

Dans le premier cas, les veines et les artères n'arrivent pas à compenser et à pomper le sang jusqu'au cerveau. Dans un premier temps, le pilote verra trouble. Si il continue, il s'évanouit. Dans le second cas, le sang remonte vers le cerveau et ne le quitte pas asse vite. Il y a donc trop de sang dans le cerveau. Cela amène au voile rouge qui peut être dangereux.

VI) Explications supplémentaires


Pour plus d'explication, je vous invites à regarder cet épisode de "C'est pas sorcier". Bien que l'on puisse trouver cela un peu scolaire, les explications sont assez claires.
Il s'agit d'explications pour des avions modernes (réacteurs, post combustions, ...). Cependant, que ce soit un avion à hélice, un jet ou un planeur, le principe reste le même en ce qui concerne les ailes.
C'est pas sorcier - Les avions de chasse:




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