Aérodynamique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Cet article est une ébauche à compléter concernant la mécanique des fluides, vous pouvez partager vos connaissances en le modifiant.

L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets sur des éléments solides qu’ils environnent. L'aérodynamisme (terme non technique) qualifie un corps qui pénètre bien (subjectivement parlant) dans l’air. Le champ d’études peut se subdiviser en aérodynamique incompressible et compressible en fonction du nombre de Mach auquel on se place.

L’aérodynamique incompressible concerne les écoulements pour lesquels le nombre de Mach est inférieur à 0.2 environ, et se placer dans cette classe d'écoulements permet de prendre certaines hypothèses simplificatrices lors de l'étude des ces écoulements.
L’aérodynamique compressible quant à elle se subdivise en aérodynamique subsonique, transsonique, supersonique et hypersonique.

L'aérodynamique s'applique aux corps en mouvements, aéronefs, véhicules automobiles, trains, aux bâtiments, mais aussi aux applications industrielles utilisant l'air ou les gaz, telles que la propulsion aérienne (hélices, turboréacteurs) ou la production d'énergie (éolienne, turbines).

[modifier] Modèle mathématique

L'aérodynamique est une science qui fait partie de la mécanique des fluides, appliquée dans le cas particulier de l'air. À ce titre, les modèles mathématiques qui s'appliquent sont :

les équations de Navier-Stokes lorsque les effets visqueux ne sont pas négligeables. Le paramètre principal quantifiant ces effets est le nombre de Reynolds.
les équations d'Euler ou de fluide parfait, lorsque les effets visqueux sont négligeables.
les équations de Stokes lorsque les effets visqueux sont prépondérants.
l'équation d'état du gaz (gaz idéal pour l'air).

[modifier] Efforts aérodynamiques

[modifier] Forces et Coefficients

Le champ de pression s'exerçant sur un obstacle induit globalement un torseur d'efforts où l'on considère généralement:

Une force de traînée: F_x, parallèle à la direction moyenne de l'écoulement
Une force de dérive: F_y, perpendiculaire à la direction moyenne de l'écoulement, et dans le plan horizontal
Une force de portance: F_z, perpendiculaire à la direction moyenne de l'écoulement, et dans le plan vertical

L'expression de la force est de la forme générale: F = q . S . C

avec :

q = pression dynamique = 1/2. rau . V²

S = surface de référence

C = coefficient aérodynamique

Les coefficients aérodynamiques sont des coefficients adimensionnels servant à quantifier les forces:

C_x: le coefficient de traînée
C_y: le coefficient de dérive
C_z: le coefficient de portance

Les forces étant mesurées expérimentalement (en soufflerie), les coefficients sont déterminés en posant C = F / (q . S)

$C_{x,y,z} = \frac{F_{x,y,z}} {\frac{1}{2} \times \rho_{air}\times V^2\times S}$

où S est une surface de référence de l'objet concerné et V le vent relatif sur l'objet.

Définition de la surface de référence :

pour une surface portante généralement bien profilée, S est la surface projetée dans le plan horizontal,
pour un objet à forte traînée de forme comme une automobile, dont le Cx est 5 à 8 fois celui d'un fuselage d'avion, on prend plutôt le maître-couple (la surface frontale).

[modifier] La traînée

Le coefficient de traînée est le rapport de la traînée de l'objet étudié à celui d'une corps de même surface qui aurait un Cx de 1.

En aviation, le coefficient de résistance est désigné par le coefficient de traînée, rapporté dans le cas de l'aile à sa surface projetée.

On peut qualifier la traînée totale par un coefficient global rapporté à la surface de l'aile ou à la surface mouillée totale de l'avion.

En aérodynamique automobile, connaître le Cx n’est pas suffisant, il est nécessaire de connaître aussi la surface frontale du véhicule.

Dans un bilan de traînées comparées, on utilise le produit S . Cx. On obtient une "surface de traînée" équivalente qui aurait un Cx = 1.

L'équation fondamentale F = ma permet de calculer cette force de traînée, avec :

ρ_air : masse volumique de l’air (1,205 kg/m³ à 0°C au niveau de la mer)

S : surface frontale du véhicule (maître couple)

C_x : coefficient de pénétration dans l’air

V : vitesse de déplacement (en m/s)

la masse d'air concernée est (à un coefficient caractéristique près) : $m = \rho_{air}\times S \times V \times T$
l'accélération est (à un autre coefficient caractéristique près) : $a = \frac{1}{2} \times \frac{V}{T}$
la force de traînée est : F = q . S . Cx

$F = \frac{1}{2} \times \rho_{air}\times S \times C_x \times V^2$

[modifier] La portance

L’équation de la portance est similaire à celle de la résistance avec C_x remplacé par C_z.

Dans la littérature anglo-saxonne le coefficient C_x est désigné par C_d (drag) et C_z par C_l (lift) la portance.

Dans la littérature allemande, C_x et C_z sont désignés respectivement par C_w (Widerstand) et C_a (Achsauftrieb).

Les termes C_x et C_z sont sans dimension (ils n'ont pas d’unité).

[modifier] Portance / Traînée

La "finesse" d'une aile est définie par son rapport portance/traînée F = C_z / C_x.

[modifier] Bilan des traînées et Puissance de vol

Nous considérerons ici seulement l’aérodynamique en régime subsonique (pas de compressibilité). La connaissance des forces agissantes et résultantes sur un profil d’aile permet d’en déduire le comportement dans les différentes phases du vol.

[modifier] La traînée totale

En aérodynamique, il est d’usage de décomposer la traînée totale d’un avion en trois grandes catégories :

1. la traînée induite (par la portance)
2. la traînée parasite que l’on décompose elle-même en :

. traînée de frottement

. traînée de forme

. traînée d’interférence

3. la traînée de compressibilité, ou traînée d'onde.

Cette multiplicité de dénomination est un découpage pratique visant à mettre en avant la contribution à la traînée de tel ou tel phénomène aérodynamique. Par exemple, la traînée induite renvoie à la notion de l'effort induit par la portance de l'aile. La traînée d'onde renvoie à l'idée de dissipation au niveau de l'onde de choc. (Voir aussi Traînée)

En conséquence, Il convient de garder en mémoire qu'en termes physiques, seuls deux mécanismes contribuent à la traînée : le bilan de pression et le frottement pariétal (tangentiel). Ainsi, si on considère un élément de surface élementaire de l'avion $d S$ au point $M$ muni d'une normale $\tilde{n}$ et d'une tangente $\tilde{t}$ , l'effort élementaire sur cette surface s'écrit :

$\tilde{F}= (p(M) \tilde{n} + T_{w}\tilde{t}) dS$

On voit que si on connaît en tout point de la surface de l'avion la pression $p (M)$ et le frottement $T w (M)$ , on est en mesure d'exprimer l'ensemble des efforts aérodynamiques s'excerçant sur celui-ci. Pour ce faire, il suffit d'intégrer $\tilde{F}$ sur toute la surface de l'avion. En particulier, la traînée s'obtient en projetant $\tilde{F}$ sur un vecteur unitaire $\tilde{u}$ opposé à la vitesse de l'avion. On obtient alors :

$F=\int_{S}\tilde{F}.\tilde{u}=\int_{S} p(M)\tilde{n}.\tilde{u}dS + \int_{S} T_{w}\tilde{t}.\tilde{u}dS$

Dans cette expression de la traînée, le premier terme donne la contribution de la pression. C'est dans ce terme qu'intervient, via une altération du champ de pression, la traînée induite et la traînée d'onde. Le seconde terme regroupe la traînée de frottement, due au phénomène de Couche limite

[modifier] Traînée induite

L'expression complète est "traînée induite par la portance". Elle est proportionnelle au carré du coefficient de portance (Cz en français, Cl en anglais), et inversement proportionnelle à l'allongement de l'aile. La forme en plan de l'aile joue également : la trainée induite minimale est obtenue en théorie par une distribution de portance elliptique en envergure.

Calcul de la résistance induite Ri

Ri = 1/2 rau . V². S . Ci

avec S surface de référence et Ci coefficient de traînée induite

Ci = Cz² / ( pi . lambda . e)

lambda = allongement effectif de l'aile (allongement géométrique corrigé)

e = Oswald factor, inférieur à 1 (valeur variable, environ 0.8), pour tenir compte d'une répartition de portance en envergure non optimale.

La traînée induite est maximale à Cz élevé, donc à basse vitesse et/ou à haute altitude (jusqu’à plus de 50 % de la traînée totale). Le mécanisme de la traînée induite a été théorisé par Ludwig Prandtl (1918) de la manière suivante : Pour avoir une portance, il faut une surpression à l’intrados de l’aile et/ou une dépression à l’extrados de l’aile. Sous l'effet de cette différence de pression, l’air passe directement de l’intrados à l’extrados en contournant l'extrémité de l'aile. Il en résulte que, sous l’intrados, le flux d’air général se trouve dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile, et que sur l’extrados le flux d’air se trouve dévié vers le centre de l’aile. Lorsque les flux respectifs de l’intrados et de l’extrados finissent par se rejoindre au bord de fuite de l’aile, leurs directions divergent, ce qui cause à la fois la traînée induite et des tourbillons en arrière du bord de fuite.

La puissance de ces tourbillons est maximale à l’extrémité de l’aile (tourbillons marginaux). L'énergie invisible contenue dans ces masses d'air en rotation constitue un danger pour la navigation aérienne. Elle impose une distance de séparation minimale entre avions, spécialement pour des avions légers suivant des avions de ligne.

La traînée induite est une composante importante de la traînée totale, notamment aux basses vitesses (forts coefficients de portance, et de même pour les voiles de bateaux). Réduire la traînée induite suppose de diminuer le Cz de vol (diminuer la charge alaire), augmenter l'allongement effectif et répartir la portance de façon décroissante en envergure (répartition elliptique).

Concrètement, c’est pour diminuer la traînée induite que :

les planeurs ont des ailes à grand allongement,
les avions rapides ont des ailes dont la forme en plan donne une répartition de portance proche de l'ellipse : soit un trapèze d'effilement voisin de 0.5, soit une ellipse comme l'aile du Spitfire. Il semble néammoins que le plan en ellipse n'amène pas d'avantage vraiment significatif; il n'a pas été repris depuis. Les avions de ligne qui volent à Mach élevé (0.85) présentent une effilement supérieur, de l'ordre de 0.3, à cause de l'angle de flèche des ailes (environ 25°) qui a pour effet de surcharger les extrémités de la voilure.
les extrémités d’ailes des Airbus, et de certains Boeing récents, portent des ailettes ou winglets (ailettes verticales) qui augmentent l'allongement effectif en récupèrant une partie de l’énergie du tourbillon marginal.

[modifier] Traînée de frottement

Dans l’écoulement d’un fluide sur un plan on constate au voisinage immédiat du plan un ralentissement du fluide. L’épaisseur où le fluide est ralenti s’appelle la couche limite et varie de quelques dixièmes de mm en écoulement laminaire à plus ou moins 10 mm en écoulement turbulent. Dans la couche limite les molécules d'air sont ralenties, ce qui se traduit en une perte d'énergie qui doit être compensée par l’énergie fournie par la propulsion de l’avion.

Nombre de Reynolds (à développer) Re = V . L / nu

avec

V vitesse en m/s

L longueur du corps ou corde du profil en m,

nu viscosité cinématique du fluide (variable avec la température, environ 1.15 10e-6 à 15°C

[modifier] Traînée de forme

La résistance aérodynamique d’un objet dépend de sa forme. Si l’on compare un plan perpendiculaire à l'écoulement à une sphère et à une forme en goutte d’eau, on constate que la sphère présente 50 % de la résistance du plan, et la goutte d’eau à peine 5 % de la résistance du plan. La traînée de forme est minimale quand l'écoulement n'est pas décroché. Les variations de section brutales du corps amènent des décrochages, de la turbulence et donc de la traînée. Afin de réduire ces turbulences, il faut "profiler" le corps.

[modifier] Traînée de profil

Le coefficient de traînée d'un profil, valable pour un allongement et un Nombre de Reynolds donnés, est la somme de la traînée de frottement et de la traînée de forme. Un corps bien profilé a une composante de traînée de forme nettement plus faible que sa traînée de frottement. Les avions les mieux profilés (les planeurs) ont un coefficient de traînée global rapporté à leur surface mouillée à peine supérieur au coefficient de frottement d'une plaque plane de même surface.

[modifier] Traînée d’interférence

La traînée d’interférence apparaît par exemple aux intersections des surfaces portantes et du fuselage. La distribution de portance en envergure est localement perturbée et présente des pics (à l'emplanture) et des manques (au niveau du fuselage).

[modifier] Traînée de compressibilité

Trainée engendrée par des phénomènes spécifiques rencontrés lorsque les écoulements imposent une variation de densité au fluide, comme par exemple les ondes de chocs en aérodynamique supersonique.

[modifier] La puissance totale de vol

La puissance de vol est le produit de la somme des traînées par la vitesse :

P = Rtot . V

avec Rtot en newton et P en Watt

La puissance résistante (l'énergie dépensée par unité de temps) est en Watts :
$P = F \times V = \frac{1}{2} \times \rho_{air}\times S \times C_x \times V^3$

(En revanche, la puissance dépensée pour le maintien en l'air est nulle : sans déplacement il n'y a pas de travail. C'est donc le C_x seul qui intervient dans la formule de puissance).

[modifier] Puissance minimale de vol

La traînée de frottement varie (et augmente) avec le carré de la vitesse. Par contre la traînée induite diminue avec la vitesse. Il existe une vitesse, supérieure à la vitesse de décrochage mais inférieure à la vitesse de finesse max où la puissance de vol est minimale.

[modifier] Les termes de l’aérodynamique de l’aile

Allongement: L’allongement, sur un aérodyne à voilure non tournante, est le rapport entre l’envergure et la profondeur ou "corde" moyenne ; c'est aussi le rapport du carré de l'envergure à la surface. C’est un des facteurs qui contribuent à l’augmentation de la finesse. Plus l’allongement est grand, plus la finesse de l’aile est grande (plus l’angle de plané est faible). La pente de portance dépend de l'allongement.
Angle de calage: Angle formé par la corde de l’aile et l’axe de référence du fuselage.
Angle d’incidence: Angle formé par la corde de profil de l’aile et le vecteur vitesse, aussi appelé angle d’attaque.
Angle de plané: Angle compris entre la trajectoire descendante et l’horizontale.
Bord d’attaque: Dans le sens de la marche, partie avant du profil. Il est généralement de forme arrondie sur les machines subsoniques, et toujours profilé sur les machines supersoniques.
Bord de fuite: Dans le sens de la marche, partie arrière et amincie du profil optimisée pour diminuer la traînée aérodynamique.
Corde de profil: Droite reliant le bord d’attaque (partie arrondie avant de l’aile) au bord de fuite (partie fine à l’arrière de l’aile) (voir aussi Profil (aéronautique)).
Couche limite: Couche d’air au contact de la surface de l’aile. Les particules au voisinage immédiat de l’aile sont dotées d’une vitesse propre inférieure à celles situées dans la couche plus externe. Des études récentes montrent que dans ce cadre la traînée aérodynamique d'une surface très finement striée peut être inférieure à celle d'une surface lisse.
Décrochage du profil: Lorsque, à vitesse constante du fluide on accroît la valeur de l'angle d'incidence, la portance générée par le profil augmente, passe par un maximum (entre 15 et 18 degrés, approx.) et diminue plus ou moins brutalement, cela dépend du profil. C’est en fait la couche limite qui a décroché sur 90 % de l’extrados.
Décrochage de l'aile: le décrochage commence localement à l'endroit le plus chargé aérodynamiquement, et s'étend plus ou moins brusquement à toute la surface de l'aile. L'assymétrie du décrochage (qui peut amener une perte de contrôle en roulis) est plus dangereuse que le décrochage lui même.
Dièdre: voir Dièdre (avion)
Emplanture: Partie de l’aile en contact avec le fuselage.
Envergure: Distance entre les deux bouts d’aile.
Epaisseur relative: Rapport de la distance maximum entre intrados et extrados à la longueur de la corde de profil.
Extrados: Surface supérieure de l’aile.
Finesse: Rapport entre le coefficient de portance et le coefficient de traînée. C'est aussi le rapport de la vitesse de la machine sur la vitesse de chute : pour un appareil volant à 180 km/h (soit 50 m/s) et une vitesse de chute de 5 m/s la valeur du rapport est de 10. C'est aussi le rapport entre la distance parcourue et la perte d'altitude : quand l'avion parcourt 10 m, il descend de 1 m. La finesse maximum est indépendante du poids mais la vitesse de finesse maximum augmente avec le poids pour un même avion. La finesse dépend du coefficient de portance et donc de l'incidence de l’aile.
Intrados: Surface inférieure de l’aile.
Hypersustentateurs: Les dispositifs hypersustentateurs sont des surfaces mobiles dont la fonction est de modifier la courbure de l’aile afin d’en augmenter la portance. Ils sont généralement constitués de volets de courbure disposés au bord de fuite et/ou de becs de bord d’attaque. Le bec de bord d’attaque prolonge vers l’avant et vers le bas la courbure du profil pour augmenter l'incidence maximale et donc la portance maximale du profil. Les volets de courbure sont braqués vers le bas pour augmenter la portance, mais cela augmente aussi la traînée aérodynamique (cet effet de freinage est recherché à l'atterrissage, mais pas au décollage). Ils sont utilisés pour les phases de vol à basse vitesse (décollage, atterrissage, ravitaillement en vol d'un chasseur à réaction supersonique par un avion ravitailleur subsonique). Les volets de courbure sont parfois braqués vers le haut à vitesse élevée pour réduire et adapter la courbure du profil au Cz de vol, ce qui réduit légèrement la traînée (planeurs).
Moments aérodynamiques: Ce sont les trois principaux couples qui s’appliquent à une machine à pilotage des trois axes, on distingue les moments de tangage, de roulis et de lacet.
Portance: Force perpendiculaire au flux de l’air et orientée vers l’extrados (surface extérieure de l’aile située sur le dessus). Pour comprendre la portance, il faut se remémorer nos cours de physique newtonienne. Tout corps au repos reste au repos, et tout corps animé d’un mouvement continue rectiligne conserve cette quantité de mouvement jusqu’à ce qu’il soit soumis à l’application d’une force extérieure. Si l’on observe une déviation dans le flux de l’air, ou si l’air à l’origine au repos est accéléré, alors une force y a été imprimée. La physique newtonienne stipule que pour chaque action il existe une réaction opposée de force égale. Ainsi, pour générer une portance, l’aile doit créer une action sur l’air qui génère une réaction appelée portance. Cette portance est égale à la modification de la quantité de mouvement de l’air qu’elle dévie vers le bas. La quantité de mouvement est le produit de la masse par la vitesse. La portance d’une aile est donc proportionnelle à la quantité d’air dévié vers le bas multipliée par la vitesse verticale de cet air. Pour obtenir plus de portance, l’aile peut soit dévier plus d’air, soit augmenter la vitesse verticale de cet air. Cette vitesse verticale derrière l’aile est le flux descendant.
Profil: voir Profil (aéronautique).
Nombre de Reynolds: Nombre sans dimension représentant le ratio entre les forces d'inerties et les forces visqueuses. Pour une viscosité et une géométrie données il donne aussi la transition entre un écoulement laminaire et un écoulement turbulent.
Saumon: Carénage de forme variable, le plus souvent arrondi, disposé à l'extrémité de l’aile. Une aile peut cependant être coupée net, sans présenter de saumon.
Surface alaire: C’est la surface projetée de l’aile dans le plan horizontal, y compris la surface incluse dans le fuselage.
Tourbillon marginal: Tourbillon présent à l'extrémité de l'aile, généré par la différence de pression entre l’intrados et l’extrados. Ce tourbillon peu être très marqué dans le cas d'aile à faible allongement et à forte incidence (Concorde au décollage). Cet effet tourbillonnaire peut être utilisé en prolongeant l'aile par des ailettes (ou winglets).
Traînée: La traînée aérodynamique est une force qui s’oppose au mouvement d’un mobile dans un gaz; c’est la résistance à l’avancement. Elle s’exerce dans la direction opposée à la vitesse du mobile et s’accroît avec le carré de la vitesse, excepté pour la composante de traînée induite par la portance qui diminue avec la vitesse. La traînée aérodynamique dépend de la finesse : de 2 à 3 % de la portance pour un planeur de compétition, de 12 % jusqu'à 20 à 25 % pour une machine à faible allongement (Concorde) ou peu profilée (ULM pendulaire). A vitesse constante, la traînée est équilibrée par une force propulsive (avion à moteur) ou par une perte d’énergie potentielle (perte d'altitude dans le cas d'un planeur).
Winglet: Ce sont de petites extensions verticales fixées à l’extrémité de l’aile dans le but d’augmenter la longueur effective de l’aile (et donc l'allongement effectif) pour diminuer la traînée induite. Les winglets récupèrent une partie de l'énergie des tourbillons marginaux.

[modifier] Actions du vent sur les ouvrages

Cette section est vide ou n'est pas assez détaillée, votre aide est la bienvenue !

[modifier] Aérodynamique en soufflerie

A développer.

[modifier] Aérodynamique numérique

Les essais en soufflerie sont le plus souvent inaccessibles aux particuliers de par leur coût très élevé. Depuis les années 1980, plusieurs logiciels ont été développés permettant de traiter numériquement l'aérodynamique de corps fuselés (en écoulement peu ou pas décroché) et sont maintenant disponibles sur Internet. La puissance de calcul des ordinateurs personnels a rendu certains de ces logiciels facilement exploitables, avec des temps de calcul très courts (ce qui n'était pas le cas il y a quelques années). La plupart reprennent le logiciel Xfoil établi par Mark Drela du MIT aux USA. Ce sont principalement :

Xfoil, qui calcule l'écoulement sur un profil en 2D (allongement infini). L'écoulement peut être choisi de type parfait ou visqueux (prise en compte d'une couche limite conforme à la réalité, calcul de l'emplacement de la transition laminaire-turbulent qui est essentiel pour établir le coefficient de traînée).

Profil. La saisie du fichier de profil demande de respecter certaines règles, notamment une bonne définition géométrique au bord d'attaque (densité des points et régularité de la variation de courbure). Les profils disponibles sur Internet (NASG ou UIUC database) manquent souvent de définition, ce qui fait planter le calcul : les itérations d'équilibre ne convergent pas. Ceci peut être corrigé (mais pas toujours) par un lissage mathématique dans Xfoil ou par un lissage graphique, en utilisant un outil de dessin gérant les courbes (curve radius dans Rhino par exemple).

Volets. Le profil étudié peut être cambré localement (déflexion d'une partie de la surface), mais reste monoprofil. Xfoil ne traite pas les configurations multi-profils comme les becs de bord d'attaque et les volets à fente. Les polaires obtenues sont à allongement infini, et doivent être corrigées pour une application réelle à allongement fini.

Validité. La pente de portance (relation Cz / incidence) calculé est légèrement supérieure à celle donnée par les essais en soufflerie. Le niveau de coefficient de traînée calculé est le plus souvent inférieur de 15 à 20 % à celui donné par les essais en soufflerie. Il faut noter que les conditions d'écoulement en soufflerie sont inévitablement plus ou moins turbulentes, ce qui augmente la traînée mesurée (transition turbulente plus avancée). Des mesures visuelles en vol portant sur l'emplacement de la transition ont confirmé les calculs faits avec Xfoil.

Xfoil, forum de discussion en anglais, dans Yahoo Groups.
XFLR5, basé sur le moteur de Xfoil, et ajoutant des possibilités 3D dans une interface Windows. Ce logiciel permet d'étudier le comportement des profils et des ailes. Il reprend les développements prototypés dans MIAReX pour ce qui est des aspect 3D en mode "ligne portante non-linéaire".
Glider3d, Profili2, sont basés également sur Xfoil, dans une interface Windows.

AVL (Athena Vortex Lattice), calcule la portance et la traînée induite d'une configuration complète à plusieurs surfaces portantes et en 3D. Les parties mobiles (volets) sont définies par une déformation de la ligne moyenne du profil. Cette fois çi, le calcul considère un écoulement de type fluide parfait :

- pas de viscosité, donc pas de frottement (donnée externe qui doit être calculée séparément),

- pas de séparation; les pentes de portance sont linéaires : les indications obtenues ne sont vraiment valides qu'aux faibles angles d'attaque, hors décrochements aérodynamiques (disons moins de 7°),

- l'écoulement est incompressible; le calcul reste valide en subsonique subcritique (Mach < 0.7)

La définition détaillée des masses permet de calculer les inerties et les modes propres (Eigenmode) en tangage et en roulis-lacet. Visualisation du comportement en dynamique.

L'intérêt majeur d'AVL est de pouvoir explorer rapidement des conditions de vol équilibrées ou non. On peut rechercher un décrochage (un excès de Cz) local, la répartition de portance en envergure, les valeurs de déflexion des surfaces mobiles, les valeurs définissant les stabilités (moments et dérivées en tangage, lacet), etc... Si un problème est mis en évidence, la configuration peut être modifiée dans le fichier de définition et réexaminée très rapidement. Essayer de faire la même chose à la main, ou avec une feuille de calcul (tableur), ou bien avec un outil qui demande un maillage complet de la surface (comme Fluent) demanderait beaucoup plus de temps : des heures au lieu de secondes. Des comparaisons AVL-Fluent montrent qu'AVL, par sa souplesse et sa rapidité, est mieux adapté aux phases initiales de projet (voir note 5).

AVL n'a pas été conçu pour traiter les interactions des surfaces portantes avec le fuselage, ce qui demande des corrections délicates. Des comparaisons entre AVL et des essais en soufflerie donnent une idée des corrections nécessaires. Les effets de propulsion (souffle d'hélice) ne sont pas traités non plus.

AVL a été écrit et développé à partir de 1988 par Harold Youngren et Mark Drela, et porté sur Windows en 2004 (AVL 3.26).

Xrotor, écrit également par M. Drela, concerne spécialement les hélices. Le logiciel prend en compte hélices classiques, contra-rotatives, rotors d'hélicoptères, éoliennes.

[modifier] Liens

Xfoil : Le site de Xfoil
[1] : le site de discussion d'Xfoil
[2] : Le site de MIAReX
Xflr5 : Le site de Xflr5
[3] : Le site pour charger AVL
[4] : un site universitaire australien qui présente Xrotor
(5) documents sur internet : team 3 final report Boeing, AVL fluent capitolo 4 : projets aérodynamiques incluant une comparaison AVL-Fluent

Portail de l'aéronautique – Accédez aux articles de Wikipédia concernant l’aéronautique.

Portail de la physique – Accédez aux articles de Wikipédia concernant la physique.

Récupérée de « http://fr.wikipedia.org../../../a/%C3%A9/r/A%C3%A9rodynamique.html »

Catégories : Wikipédia:ébauche mécanique des fluides • Mécanique • Mécanique des fluides • Aérodynamique appliquée à l'avion