Meca Vol Version 2

Aérodynamique et Mécanique
du vol
du vol
I Les forces aérodynamiques

II Contrôle de la trajectoire
III Etude des polaires
IV Les principales phases du vol
V Stabilité statique d’un aéronef
2
Aérodynamique et Mécanique du vol
1. Les actions de l’air en écoulement

2. Etude de la portance
3. Etude de la traînée
3
• Créons un courant d’air:
e n so uffla nt so us la fe uille
•l'air pousse l’obstacle qu'il rencontre par augmentation de la

pression sur une des faces de celui-ci. 4
• Créons un courant d’air:
e n s o uffla nt s ur la fe uille
l'air en mouvement sur la surface supérieure de la feuille

voit sa pression diminuer (accélération de l'écoulement).
La pression de l'autre face étant supérieure, la feuille est
alors aspirée vers le haut. 5
Créons un courant d’air entre les 2 feuilles:
• l'air soufflé entre les feuilles étant à une pression

plus faible que celui à l'extérieur, les feuilles se
rapprochent. 6
Les actions de l'air se
décomposent en deux forces :
- une parallèle à la vitesse de 
l'air et de même sens, la traînée Rx
- une perpendiculaire à la
vitesse, la portance Rz
La somme vectorielle de ces deux R z Ra
forces constitue la résultante
 des
forces aérodynamiques Ra
v a ir Rx
7

2. Étude de la portance
3. Étude de la traînée
8
Influence de la forme du profil:
• Dans les films des diapositives
suivantes, des plaques de forme
différentes sont placées en soufflerie.
9
La plaque s’incline
d’un angle
d’environ 20° par
rapport à la
verticale.
• L’air crée une surpression sur le dessous de la

plaque. 10
d’un angle
rapport à la
verticale.
• L’air crée une surpression sur le dessous de la

plaque et une dépression sur le dessus.
• La plaque est aspirée vers le haut 11
d’un angle
rapport à la
verticale.
• La dépression sur le dessus est encore plus

marquée.
• La plaque est un peu plus aspirée vers
12 le haut
• La forme du profil influe beaucoup sur la

portance.
• En pratique un profil possédant une certaine
épaisseur est plus efficace qu'un simple plan
incurvé.
• L'écoulement autour des profils aérodynamique
est plus accéléré sur la surface supérieure que sur
la surface inférieure.
13
•Il en résulte une force de pression verticale orientée vers
le haut (la portance).
Rz
Rx
•De même la pression sur l'avant du profil est supérieure à

celle sur l'arrière du profil. Il en résulte une force de
pression vers l'arrière (la traînée).
14
Les profils d’aile:
7:
1:2:Corde
Bord
6:
3:
4:
Bord
8:
5:Epaisseur
Extrados
Intrados
Flèche
Corde
d’attaque
moyenne
de fuite
E p a isse E xtra d o s
7 ye nne
C o rd e mo 6 ur 3
F lè8
c he
B o rd d2e fuite
B o rd d 1
'a tta q ue
C5o rd e Intra d 4
os
15
• La distance entre l'intrados et l'extrados est

l'épaisseur. La valeur maximale de l'épaisseur
divisée par la longueur de la corde donne
l'épaisseur relative : emax
e 
relative
Lcorde
• Le rapport entre la flèche et la longueur de la
corde est appelé courbure (ou cambrure)
relative.
16
• Le centre de portance (point d’application
de la portance) se situe entre 30 et 50% de la
corde depuis le bord d’attaque. Il avance
quand l’incidence augmente jusqu’à
l’incidence de décrochage puis recule.
• Le foyer (point d’application des variations
de portance) se situe entre 20 et 30% de la
corde depuis le bord d’attaque. Sa position
varie peu.
17
Exemples de profils:
Profil B29
Le profil plan convexe porte bien même

à faible incidence mais il est légèrement
instable. Il est utilisé en aviation
générale.
18
NACA 4412
Le profil biconvexe dissymétrique porte

également bien même à incidence nulle
et est très stable. Utilisé dans l'aviation
de loisir.
19
EPPLER 471
Le profil cambré (ou creux) est très

porteur mais il est assez instable.
Lorsque l'incidence augmente il cherche
à cabrer.
20
NACA 0009
Le biconvexe symétrique ne porte pas

aux faibles très faibles incidences. Il n'est
intéressant que pour les gouvernes et la
voltige.
21
RONCZ
Le profil à double courbure (ou

autostable) présente l'avantage d'une
grande stabilité mais une portance
moyenne et une traînée assez forte.
22
Influence de la vitesse:
•Dans le film qui suit, une
maquette d’avion est placée
en soufflerie sur une balance
de précision tarée.
•La vitesse de l’écoulement
est augmentée par palier et
on relève à chaque fois
l’indication de la balance.
23
Rz
P M a q ue tte
S o uffle rie B a la nc e m
•La balance est « soulagée » par la portance de la

maquette.
•La masse indiquée par la balance permet alors de
calculer Rz. Rz   m.g 24
• L'expérience montre que m diminue lorsque la

vitesse de l'écoulement augmente. On peut
donc en déduire que la portance augmente
lorsque la vitesse augmente.
• Des mesures précises de la portance et de la

vitesse de l'air montreraient que la portance est
proportionnelle au carré de la vitesse de
l'écoulement.
25
Influence de l’incidence:
Ligne d e fo i d e l'a v io n
i
L'angle d'incidence est l'angle formé par la

direction de la vitesse et celle de la ligne de foi de
l'avion.
26
Un dispositif adapté permet
de faire varier l’incidence de
i=0° la maquette dans la soufflerie.
i >0
i <0
27
• La vitesse de l’écoulement est constante.
• L’incidence est fixée successivement à
différentes valeurs entre 0° et +24° et on
relève l’indication de la balance.
ii =
= +24°
+6°
+12°
0°
28
• La vitesse de l’écoulement est constante.
• L’incidence est fixée à une valeur de -24° et
on relève l’indication de la balance.
•Le signe de la masse a

changé.
•La maquette appuie sur la
balance.
•La portance est orientée
vers le bas.
29
Rz
i
S o uffle rie B a la nc e m
• Pour une vitesse donnée, la portance

augmente avec l'incidence.
• Une incidence négative assez forte engendre
une portance négative. 30
• En pratique, on constate que si l'incidence
dépasse une certaine valeur, la portance
n'augmente plus mais chute très fortement.
C'est le décrochage de l'aile :
Rz
Rz Rx
Rx
31
En conclusion, à vitesse donnée la portance de l'aile

augmente avec l'incidence, jusqu'à l'incidence de
décrochage.
Le décrochage se produit toujours à la même

incidence.
32
Expression de la portance:
1
Rz  . . S . v ². Cz
2
•  la masse volumique de l'air.
•S est une surface de référence sur l'aile. On l'appelle
surface alaire.
•v est la vitesse de l'avion dans l'air (vitesse vraie).
•Cz est le coefficient de portance de l'aile. Il dépend de la
forme du profil et de l'incidence de vol. Les profils présentant
des courbures importantes ont des bons Cz.
33
• La portance se crée sur chaque partie de

l'aile. Le point d'application de la portance
globale s'appelle le centre de poussée (CP).
• Lors des différentes phases de vol il se

déplace sur l'aile en fonction de la vitesse et
de l'incidence (30 à 50% de la corde). Plus
ses déplacements sont importants et plus
l'avion sera délicat à piloter. 34
• Les variations de la portance sont appliquées en

un autre point que l'on appelle le foyer (F). Il se
situe, en théorie au quart (25%) de la corde en
partant du bord d'attaque (en pratique entre 20 et
30%). Ces déplacements sont limités.
35

36
Les différentes traînées :

• La traînée d'un profil résulte des forces de
pression dans l'axe de l'avion. Toutefois on peut la
décomposer en trois parties distinctes :
- la traînée de forme
- la traînée de sillage
- la traînée induite (due à la portance).
37
• La première est liée à la forme du

profil. Les différents profils engendrent
des écoulements différents.
38
• La seconde est liée au décollement des

filets d'air sur l'arrière du profil. Plus
les filets se décollent et plus la traînée
de sillage est importante. Elle est
influencée par la vitesse et l'incidence
de vol de l'avion.
39
• La dernière est liée aux différences de pression
entre l'intrados et l'extrados de l'aile (qui
engendrent la portance). L'air du dessous du profil
a tendance à remonter vers le dessus au niveau
des saumons d'aile. Cela crée des tourbillons que
l'on appelle tourbillons marginaux.
d é p r e s s io n
d é p r e s s io n
s urp r e s s io n
40 s ur p re s s io n
Influence de la forme :
•Un mobile est
placé dans la
soufflerie.
•A l’équilibre il
s’immobilise en
position 2.
•La lecture du
repère 2 donne la
norme de la
traînée. 41
•On utilisera 4 mobiles successivement.

•Tous les mobiles ont la même surface frontale
(maître couple).
•Les films des diapositives suivantes présentent les
manipulations.
42
1 2 3 4
•La traînée est très dépendante de la forme.

43
•Dans la diapositive suivante, un mobile est

placé en soufflerie et la vitesse est augmentée
progressivement.
44
•Plus la vitesse est importante et plus la

traînée augmente.
•Des mesures précises mettraient en évidence

que la traînée est proportionnelle au carré de la
vitesse.
45
• La traînée augmente avec l'incidence.
• A grande incidence, la traînée importante
peut nécessiter de maintenir une puissance
importante au moteur.
• En cas de remise de gaz, il est parfois
préférable de pousser le manche en avant
afin de diminuer rapidement l'incidence pour
accélérer plus vite et obtenir plus rapidement
une portance permettant de remonter. 46
Influence de l’allongement:
L'allongement d'un avion est le rapport entre le
carré de son envergure (L) et sa surface
L²
a
alaire (S = surface des ailes) : S
L
L
S
47
Influence de l’allongement:
Plus l’allongement est important et plus la
traînée induite (et donc la traînée) diminue.
Les avions de ligne et les
planeurs ont de grands
allongements et la présence de L²
winglets permet de diminuer la a
traînée induite de façon
significative.
S
48
Expression de la traînée: 1
Avec:
Rx  . .S .v ².Cx
2
•  la masse volumique de l'air.
• S est la surface de référence sur l'aile. On utilise la même
que pour la portance.
• v est la vitesse de l'avion dans l'air (vitesse vraie).
• Cx est le coefficient de traînée de l'aile. Il dépend de la
forme du profil et de l'incidence de vol. Le Cx augmente
continuellement avec l'incidence même après l'incidence de
décrochage.
La traînée est représentée au centre de poussée comme la
portance. 49
du vol

50
1. Le contrôle du tangage
2. Le contrôle du roulis
3. Le contrôle du lacet
51
1. Le contrôle en tangage
L’axe de tangage est perpendiculaire à la ligne de foi

de l’avion:
52
• On joue sur la portance de l'empennage
horizontal pour le contrôle en tangage.
• Si on augmente sa portance, la queue de l'avion
va monter et le nez va basculer vers le sol :
l'avion descendra . Si on la diminue, il montera.
• Pour un vol en palier équilibré, l'empennage
horizontal de l'avion est déporteur (c'est à dire
que sa portance est orientée vers le bas).
53
Rz
Rz
Rz
F igure 1 F igure 2 F igure 3
• Les modifications de la portance sont obtenues en

braquant la gouverne de profondeur.
54
Rz Rz
S o uffle rie
• Les mouvements de la profondeur sont

symétriques sur la partie droite et la partie
gauche de l'empennage horizontal.
55
• Pour montrer le contrôle en tangage, on utilise
une maquette placée en soufflerie.
• Cette maquette possède des élévateurs dont la
position peut être fixée par l’opérateur.
Elévateur
56
• Les élévateurs sont braqués vers le bas:
57
L’avion pique du nez
• Elévateurs braqués vers le bas

  mouvement à piquer
58
• Les élévateurs sont braqués vers le haut:
59
L’avion se cabre
• Elévateurs braqués vers le haut

  mouvement à cabrer
60
• La commande de profondeur n'a pas d'effets
secondaires sur la trajectoire.
• Toutefois, si on tire sur le manche, la montée

engendre une diminution de la vitesse si on
n’augmente pas le régime moteur.
• De même, si on pousse sur le manche, il faut

réduire les gaz pour éviter que la vitesse
n'augmente. 61
62
2. Le contrôle en roulis
L’axe de roulis correspond à la ligne de foi de l’avion:
A xe d e ro ulis
63
• Pour provoquer une rotation autour de
l'axe de roulis, il faut augmenter la
portance d'une aile et diminuer celle de
l'autre.
• Pour s'incliner à droite, il faut diminuer la

portance de l'aile droite et augmenter celle
de l'aile gauche ; pour s'incliner à gauche,
il faut faire le contraire. 64
• Pour modifier la portance des ailes on utilise des ailerons.
a ile s ma inte nue s à p la t

R zg
R zd
inc lina iso n à d ro ite
R zd
R zg
inc lina iso n à ga uc he 65
• Ces gouvernes, situées au bout des ailes,

permettent d'obtenir un effet opposé sur les
deux ailes par un braquage différentiel.
• On baisse l'aileron du côté où il faut

augmenter la portance et on le lève du côté où
il faut la diminuer.
66
F igure 1 F igure 2
• Dans le langage des pilotes, plutôt que dire que l'on

incline l'avion à droite ou à gauche, on dit que l'on
gauchit à droite ou à gauche.
• La commande en roulis se dénomme par le terme
gauchissement.
67
• Pour montrer le contrôle en roulis, on utilise une
maquette placée en soufflerie.
• Cette maquette possède des ailerons dont la
position peut être fixée par l’opérateur.
Ailerons
68
• L’aileron droit est braqué vers le bas et le gauche
vers le haut :
69
• Aileron droit braqué vers le bas et aileron gauche

vers le haut
  roulis à gauche
70
• L’aileron droit est braqué vers le haut et le gauche
vers le bas :
71
• Aileron droit braqué vers le haut et aileron gauche

vers le bas
  roulis à droite
72
• Lorsqu'on incline l'avion, l'aile voyant sa

portance augmenter, voit également sa
traînée augmenter. Il se produit alors une
rotation autour de l'axe de lacet. Le nez part
du côté de l'aile haute.
• Une inclinaison sur la droite engendre donc
du lacet à gauche et inversement.
• L’effet secondaire du gauchissement est le
lacet inverse. 73
74
3. Le contrôle en lacet
L’axe de lacet est perpendiculaire au plan des
ailes:
A xe d e
la c e t
75
• Pour faire basculer le nez de l'avion à gauche ou à

droite, il faut provoquer une rotation autour de
l'axe de lacet.
• Une surface mobile sur l’empennage vertical, la

gouverne de direction, permet de créer un effort
aérodynamique qui engendre une rotation de la
queue vers la droite ou vers la gauche.
76
F igure 1 F igure 2 F igure 3
R
R
• En position de repos la dérive n'entraîne qu'une traînée

dans l'axe de l'avion.
• Lorsque la gouverne est braquée il y a une force
perpendiculaire à l ’axe de l’avion. 77
R R
78
• Lorsqu'on braque la gouverne à droite, on
engendre une résultante aérodynamique vers la
gauche sur l'empennage vertical.
• Celui-ci est donc entraîné dans cette direction et
le nez de l'avion part à droite.
• Si on braque la gouverne vers la gauche, on
engendre une résultante aérodynamique sur
l'empennage vertical dirigée vers la droite. La
queue part donc à droite et le nez à gauche.
79
• Pour montrer le contrôle en lacet, on utilise une
maquette placée en soufflerie.
• Cette maquette possède une gouverne de direction
dont la position peut être fixée par l’opérateur.
Direction
80
• La direction est braqué à droite:
81
• La gouverne de direction est braquée à droite

  Lacet à droite
82
• La direction est braqué à gauche:
83
• La gouverne de direction est braquée à gauche

  Lacet à gauche
84
• Lorsque la direction est enfoncée d'un côté,

l'avion se met en rotation autour de l'axe de lacet
de ce côté.
• Il y a alors une aile qui avance plus vite que

l'autre dans l'écoulement d'air. Cette aile voit
donc sa portance augmenter par rapport à l'autre
et cela engendre du roulis.
85
• Si on enfonce la direction à gauche, le nez défile

par la gauche et l'aile droite accélère par rapport à
l'aile gauche. Sa portance augmente et elle se
soulève. L'avion se met en roulis par la gauche.
• Un mouvement de lacet dans un sens entraîne

donc du roulis dans le même sens. On parle de
roulis induit.
86
du vol

87
1. Généralités sur les polaires

2. Etude la polaire de type EIFFEL
3. Etude de la polaire des vitesses
88
Les polaires sont des courbes qui permettent de
représenter les caractéristiques d’un profil. En
pratique on en utilise de deux types :
• la polaire type EIFFEL : elle représente Cz en
fonction de Cx
• la polaire des vitesses : elle représente Vz (vitesse
verticale) en fonction de Vx (vitesse horizontale)
dans le cas d'un vol plané. Elle est surtout utile
pour la conception des ailes de planeurs ou
parapentes.
89

90
2. Etude de la polaire de type EIFFEL
• L'allure de ce type de polaire est toujours

globalement la même.
• Grâce à elle on détermine quelques
caractéristiques essentielles du profil.
• Elle s'obtient à l'aide de mesures effectuées en
soufflerie. On en déduit alors Cz et Cx.
• En général on indique sur les points de la
polaire l'incidence à laquelle ils
correspondent.
91
Cz 5
4
3
P o la ire d e
typ e E IF F E L
2 Cx
1
4 :
2 :lele
1 :le point
pointde
lepoint
pointdeCz
Cxmax
mini
definesse(portance
(traînée
portance nulle minimale
maximale;
(à faible duincidence
profil
incidence) ;
3 : 5 : zonedede décrochage
max (incidence
du profil; Cz
assez
chute
faible)
proche du décrochage;
incidence faible)
traînée importante)
92
• Le point de finesse max est important : il représente
l'incidence de vol permettant d'effectuer la distance la
plus longue possible en vol plané sans vent.
• La finesse peut se définir de plusieurs façons :
Cz Rz Vx D
f    
Cx Rx Vz z
• Ce point se repère sur la polaire en prenant la tangente
à la courbe passant par l'origine du repère.
93

94
• La polaire des vitesses est d'une utilisation

moins courante que la polaire d'EIFFEL.
• Elle représente la vitesse verticale en fonction
de la vitesse horizontale pour un vol en plané
rectiligne.
• Elle permet de déterminer des qualités et
défauts du profil mais ne s'avère plus
intéressante que la polaire d'EIFFEL que pour
l'étude des vols planés.
95
Vx
Vz
1 2
3
•le taux de chute mini (1) représente la vitesse verticale

•la finessede max
minimale plané.(2) : vitesse pour laquelle la distance
•parcourue
LLa zone de décrochage
avant (3).
d'arriver au sol, sans
•C'est à cette vitesse que la descente dureravent, sera la plus
le plus
grande.
longtemps. 96
• C'est au régime de finesse maximale ou au

régime de taux de chute minimum (en fonction
des conditions aérologiques) que se placent les
vélivoles et les parapentistes dans les
ascendances.
• Cela leur permet alors de profiter de la vitesse
verticale de la masse d'air pour gagner un
maximum d'altitude par rapport au sol.
97
du vol

98
1. Les axes et les angles de la mécanique du vol
2. Le vol rectiligne uniforme en palier
3. La montée rectiligne uniforme
4. La descente rectiligne uniforme
5. Le virage symétrique en palier à vitesse
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
99
• Les axes avion:
100
• Les axes aérodynamiques:
Ya
Xa Vair
Za
101
• Les principaux angles sont l’assiette, l’incidence,
la pente, l’inclinaison et le dérapage.
X
Xa a b
i
p H o rizo n V
H o rizo nta le
102
X
Xa a i
p H o rizo n
•La
L'incidence
L'assiette
pente est
estest
>>00>sisi
0lasi
levitesse
la
nezligne
deest
l'avion
deaufoidessus
est aude
dessus
de la direction
l'horizontale
de l'horizon
de laetvitesse.
< 0 s'il est en dessous.
103
• L'assiette est l’angle indiqué par l’horizon

artificiel.
• L'incidence est un paramètre essentiel du

pilotage.
• La pente matérialise la trajectoire de l’appareil.
104
H o rizo nta le
• L'inclinaison est repérée dans l'avion à l'aide de

l'horizon artificiel ou de l'indicateur de virage.
• En vol à vue, on le repère par l'inclinaison du
capot moteur sur l'horizon. 105
b • Le dérapage est compté
positivement par la droite
V
(nez à gauche de la
vitesse).
• Il est indiqué à bord de
l'avion par la bille.
• Si elle est au centre, le
dérapage est nul, si elle
est à droite, le dérapage
est à droite (la bille
indique le sens de la
vitesse vraie).
106
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
107
Rz
V
T Rx
P
Pour maintenir l'équilibre de l'avion il faut que :

• la portance équilibre le poids : Rz  m. g  1 . . S . v ². Cz
2
1
• la traction équilibre la traînée : T  Rx  . . S . v ². Cx
108 2
• Pour une puissance moteur donnée il existe, en général,
deux couples incidence - vitesse pour réaliser un palier
rectiligne à vitesse constante :
Rz
V
gra nd e T Rx
P Rz
v ite sse / fa ib le V Rx
inc id e nc e
p e tite T
v ite sse /gra nd e P
inc id e nc e 109
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
110
p Rz
T
p
P
• Du point de vue de la sustentation:
RZ compense la projection de P 1
dans sa direction Rz  m. g.cos( p )  . . S . v ². Cz
2
• Pour la propulsion :
T compense Rx et la projection de P dans sa direction
1
T  Rx  m. g.sin( p )  . . S . v ². Cx  m. g.sin( p )
2 111
La portance est inférieure au poids et le facteur de charge
inférieur à 1.
Il existe plusieurs montées à vitesse stabilisée utilisées en
pratique selon les priorités :
• la montée à pente max (pour gagner beaucoup d'altitude
sur une faible distance) pour les franchissements
d'obstacles.
• la montée à Vz max (pour gagner le plus rapidement
possible de l'altitude) pour des gains d'altitude rapides.
• la montée à vitesse optimale (VOM) pour obtenir le
meilleur rapport altitude gagnée, distance parcourue,
temps écoulé et consommation. C'est la plus employée
112
quand aucun impératif de sécurité ne se présente.
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
113
• Le principe de son étude est le même que

pour la montée mais cette fois le poids de
l'avion devient moteur et on peut se
permettre de diminuer la traction pour
maintenir la vitesse.
• L'étude du vol plané est développée au 6,
dans le cas d'un vol motorisé, il suffit de
rajouter la traction.
114
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
115
constante
Dans cette configuration l'équilibre des forces
amène à écrire : • la traction compense la
traînée :
Rz 1
T  Rx  . . S . v ². Cx
2
a T Rx • la composante verticale de la
P portance compense le poids :
1
Rz.cos   m. g  . 116
. S . v ². Cz.cos 
2
constante
• On définit le facteur de charge par le rapport des
forces d'inertie et du poids, ce qui dans le cas
d'un virage en palier à vitesse constante donne :
Rz 1
n 
P cos 
• On peut alors déterminer que le facteur de charge d'un
virage à 30° d'inclinaison est d'environ 1,15g (1,4 pour 45°
et 2 pour 60°).
117
constante
En virage la vitesse de décrochage est multipliée

par n
• Si le nez de l’avion est à l’intérieur de la
trajectoire, le virage est qualifié de dérapé.
• Si le nez de l’avion est à l’extérieur de la
trajectoire, le virage est qualifié de glissé.
118
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
119
6. Le vol plané
Rz
Rx
p
p
V P
L'équilibre du vol donne les deux équations suivantes :

• en projetant les forces sur la direction de Rz :
1
Rz  m. g.cos( p )  . . S . v ². Cz
• en projetant sur la direction de Rx : 2
1
 . . S . v ². Cx
Rx  m. g.sin( p )120
2
6. Le vol plané
• On peut alors en déduire la pente de descente :
Rx Cx 1
tan( p )   
Rz Cz f
• La pente de descente est donc d'autant plus

faible que la finesse est importante.
121
6. Le vol plané
p H a ute ur p e r d ue
D is ta nc e p a r c o ur ue
• Comme le montre le schéma ci-contre, la tangente de la
pente correspond aussi au rapport de l'altitude perdue
sur la distance parcourue :
H 1
tan( p )  
D f
• Connaissant f et H on peut calculer D : D =122
f.H
6. Le vol plané
• Pour un aéronef donné, la finesse maximale

correspond à une incidence de vol précise.
Si la masse de l’aéronef augmente, la finesse
maximale est inchangée mais la vitesse
correspondante est plus élevée.
123
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
124
7. Le décollage
3
Le décollage se décompose en trois phases :
1 2 1 5m
•l'envol (3) : dans cette phase l'avion a quitté le sol

mais en est encore
•le roulement (1) :très proche.cette
pendant Il faut continuer
phase l'avionà
Un terrain
•accélérer
la rotationpour situé
(2) : lorsqueà haute
assurer altitude,
lalavitesse
prise une forte
ded'altitude.
décollage est
Le
accélère sur laoupiste
température un afin arrière
vent d'atteindre une vitesselalui
augmentent
atteinte
décollageonseeffectue
termine laaurotation
passagepour placer l'avion
à la hauteur de 15 mà
permettant
longueur deau d'assurer
décollage. sa sustentation par une
l'assiette
par rapportde montée.
sol.
portance suffisante. 125
constante
6. Le vol plané
7. Le décollage
8. L’atterrissage
126
8. L’atterrissage
L'atterrissage se décompose également en trois phases :
1
2 3
•la décélération (3) : une fois les roues au sol l'atterrissage

•l'arrondi
la finale (2) :
(1) : près
l'avion
du sol
descend
le pilote
surréduit
une pente
la pente
stabilisée
de descente
avec
n'est pas terminé. Il faut perdre sa vitesse sur la piste avant de
une vitesse
afin de tangenter
constante.
le sol, on dit qu'il arrondit.
pouvoir dégager vers le parking.
127
du vol

128
1. Stabilité statique longitudinale

2. Stabilité statique transversale
129
• Pour qu'un avion soit facilement pilotable, il

faut qu'il soit stable.
• Il doit avoir tendance à compenser

naturellement les petites variations de vitesse
ou d'attitude non désirées qui peuvent
survenir du fait de l’aérologie.
130
• La stabilité est dite longitudinale quand on

étudie les mouvements autour de l'axe de
tangage.
• Une petite variation d’incidence doit

provoquer un retour spontané à la positon
d'équilibre.
131
• Une maquette d’avion en polystyrène est lancée
132
• La maquette est instable.
• L’avion cabre violemment puis décroche.
• L’avion ne peut pas voler dans cette configuration.
• Un trombone est ajouté pour déplacer le centre de

gravité vers l’avant de la maquette.
133
• La maquette équilibrée est lancée
134
• La maquette ne cabre plus.
• L’avion est stable sur l’axe de tangage.
• Pour équilibrer l’avion il faut que le centre de

gravité soit situé suffisamment en avant.
135
Rz
R ze
P
• Le centre de gravité est en avant du foyer de l'aile et du
centre de poussée, la voilure est porteuse et l'empennage
est déporteur.
• La portance de la voilure fait basculer le nez de l'avion
vers le bas mais la portance négative de l'empennage
permet de contrer cette rotation afin d'assurer
136 l'équilibre.
Réaction à une augmentation d’incidence:
Rz
P R ze
Si i , Rz  et Rze  (elle devient moins

négative).
 couple à piquer qui tend à ramener l'avion
dans sa position initiale. 137
Réaction à une diminution d’incidence:
Rz
R ze
P
Si i , Rz  et Rze  (elle devient plus négative).
 couple à cabrer qui tend à ramener l'avion
dans sa position initiale.
138
• Un avion est stable longitudinalement si

le foyer de l'aile est en arrière du centre
de gravité de l'avion.
139

140
• La stabilité statique transversale concerne les

rotations autour des axes de roulis et de lacet
lors des petites variations de dérapage et
d'inclinaison.
• Son étude est assez complexe et on ne

retiendra que l'influence du dièdre, de la
flèche, de la position de l'aile et de la dérive
141
- l'effet de dièdre :
Vt Vi Vt
Vp Vp
En
•Si général,
Unle
Le
L'effet
dièdre
vent
avion sur
dièdre un
relatif
avec
entraîne
leur
est dièdre
un
négatif,positif
estportance
dièdre
une
décomposé augmente
augmentation
positif
respective
l'effet esten
voleune
avec
inverséde la stabilité
entraîne
composante
l'incidence
un dérapage
(roulis à du parallèle
roulis
depositif
droite). l'aileà
latéral etenune
(ventailes
aux
droite
gauche.relatif
(Vroulis
sur
) d’un
diminution
etla
une
droiteaéronef
composante
de
du celleetde
unl'aile
fuselage). dièdre
perpendiculairenégatif
gauche. (Vt).
p
favorise l’instabilité.
142
- l'effet de flèche : V a ir
Vp e rVpar
Vper
Vpar Vpar
Vper
•SiOn
UnOr,
Illaen
constate
flèche
décompose
larésulte
portance
dérapageestsur
un
inversée,
leest
roulis
celle-ci
positifschéma
générée
àl'effet
donne gauche.
que
surpar
est
unelachacune
cette
inversé.
composante
composante
vitesse dedes perpendiculaire
ailes
l'air venant en deune
la
•de
droite
composante
DDe
perpendiculaire.
l'aile
même
dedroite
l'appareil.
siparallèle
est
le dérapage
nettement
L'aileaudroite
estplus
bord
négatif
porte
importante
d'attaque
donc
(ventplus
relatif
que
(Vpar)
quecelle
sur
l'aile
lade
et l'aile
une
composante
gauche.
gauche
gauche. du fuselage),
perpendiculaire
la rotation
(Vper).
est inversée
143
- la position des ailes :
S urp re ssio n D é p re ssio n
S urp re s sio n D é p re ssio n
•Aile basse: un dérapage à droite entraîne une surpression sur

l'extrados de l'aile droite et une dépression sur celui de l'aile
gauche. Il en résulte un roulis à droite.
•Aile haute: le même dérapage entraîne la surpression sur
l'intrados de l'aile droite et la dépression sur celui de l'aile
gauche. Il en résulte un roulis à gauche. 144
- la dérive :
Un
• Il en dérapage
Etant donné la
résulte à droite
position
également de
un
très légeril effet
celle-ci
entraîne enune de force
roulis
résulte une
par la gauche
rotation (mais
sur l'axe bien
de lacet
aérodynamique
souvent
qui permet imperceptible vers
de réduiresi le
la
la
taille gauche
dérapage. sur la
de l'empennage
vertical
dérive.est raisonnable).
145
• Pour assurer une stabilité transversale en roulis on
adopte en général les configurations suivantes :
type d'aile position dièdre
droite haute environ nul
droite basse positif
en flèche basse faiblement positif
en flèche haute fortement négatif

146
• Les importants progrès des systèmes de

commandes de vol électriques permettent de
concevoir des avions légèrement instables.
• Le pilotage assisté par l'ordinateur permet de

rendre l'avion contrôlable.
147
• Les ordres donnés aux gouvernes pour assurer le

maintien de l'appareil en ligne de vol sont gérés
par l'ordinateur de bord.
• Ce type de système permet de voler en croisière

à des incidences plus faibles pour les avions de
ligne (diminution de traînée) et d'obtenir une
meilleure manoeuvrabilité pour les avions de
chasse.
148
Présentation réalisée par F.WILLOT
Fin. 149

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Aérodynamique et Mécanique

I Les forces aérodynamiques

1. Les actions de l’air en écoulement

•l'air pousse l’obstacle qu'il rencontre par augmentation de la

l'air en mouvement sur la surface supérieure de la feuille

• l'air soufflé entre les feuilles étant à une pression

1. Les actions de l’air en écoulement

• L’air crée une surpression sur le dessous de la

• L’air crée une surpression sur le dessous de la

• La dépression sur le dessus est encore plus

• La forme du profil influe beaucoup sur la

•De même la pression sur l'avant du profil est supérieure à

• La distance entre l'intrados et l'extrados est

Le profil plan convexe porte bien même

Le profil biconvexe dissymétrique porte

Le profil cambré (ou creux) est très

Le biconvexe symétrique ne porte pas

Le profil à double courbure (ou

•La balance est « soulagée » par la portance de la

• L'expérience montre que m diminue lorsque la

• Des mesures précises de la portance et de la

L'angle d'incidence est l'angle formé par la

•Le signe de la masse a

• Pour une vitesse donnée, la portance

En conclusion, à vitesse donnée la portance de l'aile

Le décrochage se produit toujours à la même

• La portance se crée sur chaque partie de

• Lors des différentes phases de vol il se

• Les variations de la portance sont appliquées en

1. Les actions de l’air en écoulement

Les différentes traînées :

• La première est liée à la forme du

• La seconde est liée au décollement des

•On utilisera 4 mobiles successivement.

•La traînée est très dépendante de la forme.

•Dans la diapositive suivante, un mobile est

•Plus la vitesse est importante et plus la

•Des mesures précises mettraient en évidence

I Les forces aérodynamiques

L’axe de tangage est perpendiculaire à la ligne de foi

• Les modifications de la portance sont obtenues en

• Les mouvements de la profondeur sont

• Elévateurs braqués vers le bas

• Elévateurs braqués vers le haut

• Toutefois, si on tire sur le manche, la montée

• De même, si on pousse sur le manche, il faut

L’axe de roulis correspond à la ligne de foi de l’avion:

• Pour s'incliner à droite, il faut diminuer la

a ile s ma inte nue s à p la t

• Ces gouvernes, situées au bout des ailes,

• On baisse l'aileron du côté où il faut

• Dans le langage des pilotes, plutôt que dire que l'on

• Aileron droit braqué vers le bas et aileron gauche

• Aileron droit braqué vers le haut et aileron gauche

• Lorsqu'on incline l'avion, l'aile voyant sa

• Pour faire basculer le nez de l'avion à gauche ou à

• Une surface mobile sur l’empennage vertical, la

F igure 1 F igure 2 F igure 3

• En position de repos la dérive n'entraîne qu'une traînée