Aerodynamique | Dr. Goulu

Pourquoi les hélicoptères atterrissent-ils généralement comme les avions, alors qu'ils sont capables d'effectuer une descente directe à la verticale ?

Thu, 13 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Accessoirement à la réponse de , j’ai découvert récemment que la manoeuvre d’autorotation qui permet à un hélicoptère d’atterrir en urgence en cas de panne moteur nécessite une vitesse horizontale. En fait, c’est un vol plané avec voilure tournante. Donc par sécurité il vaut mieux conserver une vitesse horizontale jusqu’au dernier moment.

A quel moment un hélicoptère prendra son autonomie s'il s'élève d'une plateforme d'un train roulent à 100 km/h?

Mon, 27 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Immédiatement.

Si le pilote a pris la précaution d’incliner le pour avancer à 100 km/h, il commencera son vol à cette vitesse, donc stationnaire par rapport au train,

Sinon il va freiner en glissant dangereusement vers l’arrière du train et, si tout va bien, se retrouver en vol stationnaire par rapport au sol.

Dans ce raisonnement, je néglige les turbulences de l’air provoquées par le train, qui rendent les deux manoeuvres extrêmement dangereuses.

Un avion qui est propre consomme t-il moins de carburant qu'un avion qui est sale ? Meilleur coefficient Cx ?

Thu, 14 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui.

Non, meilleurs réacteurs et avions plus gros.

Cette figure tirée de ce très intéressant rapport montre que la consommation des avions par passager a baissé d’environ 50% depuis 1968 :

Celle-ci montre les valeurs atteintes par les différents modèles de moyen courrier avec les objectifs 2020 et 2030 :

Avec ceci on pourrait se demander pourquoi les émissions de CO2 de l’aviation ont fait ça :

C’est à cause du : l’augmentation de l’efficacité écologique des avions provoque une baisse des coûts qui va jusqu’à concurrencer le train…, ce qui permet à plus de clients de voler plus souvent, et provoque une augmentation de la consommation et de la pollution nettement plus élevée que l’économie réalisée par chaque avion …

L’augmentation de l’efficacité écologique entraîne une augmentation de la pollution … Méditez ça …

Notes de bas de page

Serait-il possible de donner d'avantage de vitesse à un hélicoptère on le dotant de petit réacteur avec post combustion ?

Wed, 28 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les hélicoptères ont des vitesses max proches de la moitié de la vitesse du son.

A cette vitesse, la pale du rotor qui se déplace vers l’avant se heurte au mur du son. Ce n’est pas destructeur avec les pales actuelles, mais ça provoque de méchantes vibrations dans tout le rotor à chaque pale…

Mais il y a un problème pire avec la pale qui se déplace vers l’arrière. Elle a alors une vitesse quasi nulle par rapport à l’air, donc génère beaucoup moins de portance : l’hélico se retrouve déstabilisé comme un avion qui aurait perdu un bout d’aile.

Si l’hélico allait encore plus vite, cette pale avancerait dans l’air “à l’envers”, en l’attaquant avec le bord de fuite de la pale …

Bref, votre petit réacteur pourrait donner un peu de vitesse à l’hélico, juste avant qu’il ne s’écrase …

Ou alors il faut complètement repenser le rotor, par exemple comme un

Dans quelle mesure notre compréhension de la portance/lift en aéronautique est-elle complète ou incomplète ?

Sat, 06 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ah ça c’est une excellente question. Je croyais que tout était parfaitement compris jusqu’à ce que je lise 3 articles d’un ami que j’ai résumés ici:

En gros, on a des modèles mathématiques qui marchent très bien comme le , mais qui ne correspondent pas à ce qu’on constate expérimentalement. Et d’autre part on a des principes tout simples comme celui de Newton (la portance est la réaction de la déviation de l’air vers le bas) qui est considéré correct à la NASA , mais sans explication de pourquoi l’air est plus dévié par l’extrados que par l’incidence de l’aile, appelé “effet d’écope”.

(intermède : jolie photo montrant que de l’air est dévié vers le bas)

Il y a des travaux très récents pour tenter d’expliquer l’effet d’écope, notamment

Hoffman, J., Jansson, J. & Johnson, C. “New Theory of Flight” J. Math. Fluid Mech. (2016) 18: 219.

Selon eux, de petits tourbillons se créent dans l’axe du flux qui accentuent la dépression sur l’extrados et y “collent” le flux d’air qui est ainsi dévié vers le bas, créant l’effet d’écope.

Cette explication est très contestée, mais je trouve intéressant de faire un parallèle avec : la mécanique des fluides est incomplète. On a des équations qui décrivent bien comment les choses se passent, mais on ne sait pas encore bien pourquoi.

Notes de bas de page

Comment la navette spatiale ralentissait-elle pendant la rentrée atmosphérique, la descente et l'atterrissage ?

Fri, 05 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

par aérodynamique uniquement. Frottement dans l’air si vous préférez. Le profil de descente est le suivant :

A la rentrée, la navette se cabrait pour exposait son ventre au flux d’air, qui chauffait les tuiles du bouclier thermique jusqu’à plus de 700°C

On voit sur le graphique qu’ainsi elle descendait de 130 à 70 km d’altitude environ en maintenant sa vitesse à peu près constante vers 7.5 km/s.

A la fin, dans les couches basses de l’atmosphère elle se mettait à planer “normalement”, mais c’était un très mauvais planeur, avec une finesse aérodynamique de 4 environ, soit comme un parapente actuel.

Pourquoi utilise-t-on un angle de descente de 3 degrés en aviation ?

Thu, 04 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La réponse récente de à une question similaire m’a mis sur la piste (sic…) Il disait que la tangente de 3° vaut environ 5%

Autrement dit, l’avion avance de 100 pour une descente de 5, ce qui est légèrement supérieur à la la des avions actuels. Par exemple l’ a une finesse de 17, le de 17.

Donc cet angle de descente permet une approche en planant, quasiment sans moteurs, ou juste un peu pour maintenir la vitesse au dessus du décrochage avec les flaps et le train sortis.

J’ai bon ?

Si un avion volant à 900 km/h à 12 000 mètres au-dessus du niveau de la mer avait une panne moteur, serait-il capable de planer jusqu'au sol ?

Wed, 22 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Absolument, c’est arrivé plusieurs fois. A part le qui a amerri sur l’Hudson à New York, le cas le plus célèbre est le tombé en panne de carburant à 12000m et à plané sur 130 km avant de se poser en douceur sur une piste désaffectéee,

Les gros porteurs actuels planent aussi bien que des planeurs des années 1950, en plus rapide.

Quels effets aérodynamiques contribuent réellement à la production de la portance sur un avion ?

Sat, 20 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Étonnamment, c’est un sujet encore très débattu.

élude un peu la question en disant “le fait que la partie supérieure de l’aile ait une pression inférieure…” : il ne dit pas pourquoi c’est un fait …

A la de “l’écope de Newton” : la portance est réaction de l’air dévié par le bas. Mais là encore, on ne dit pas vraiment pourquoi un extrados dévie l’air vers le bas.

En 2016, les chercheurs suédois Hoffman, Jansson et Johnson ont proposé une nouvelle théorie du vol (a “New Theory of Flight” J. Math. Fluid Mech. (2016) 18: 219. ) qui propose que des microturbulences en 3D “attachent” la couche limite de l’air à l’aile.