Ailerons
Croquis des termes techniques
Liste
des termes concernant une 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 l' écoulement, partie avant du profil. Il est
généralement de forme arrondie, de rayon plus important sur les
machines subsoniques et plus fin sur les machines supersoniques.
Bord de fuite :
Dans le sens de l' écoulement, partie arrière et amincie du profil.
Corde de profil :
Droite reliant le bord d’attaque (partie arrondie à l' avant de l’aile)
au bord de fuite (partie fine à l’arrière de l’aile) .
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.
Emplanture
: Partie de l’aile en contact avec le fuselage.
Envergure
: Distance entre les deux bouts d’aile.
Épaisseur relative
: Rapport de l' épaisseur (distance maximum entre intrados et extrados)
à la corde du 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 profil de l’aile afin d’en
augmenter la portance. Ils sont généralement constitués de becs de bord
d’attaque et de volets de courbure disposés au bord de fuite. 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 cambrure (courbure) du profil au Cz
de vol, ce qui réduit légèrement la traînée (planeurs).
Moments
aérodynamiques : Ce sont les couples qui s’appliquent sur
les trois axes d' un aéronef. 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
continu 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.
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' aileà 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'au 20 à 25 % pour une machine à faible
allongement (Concorde) ou peu profilée (ULM pendulaire). À 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).
Winglets
: 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.
Ailerons
tubulaires
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Découpés dans une bouteille de PET |
Enroulés, pliés, collés ou (et) agrafés |
Gabarit pour coca 1,5l
Test
d' efficacité de ces ailerons
En
cours avec Bernard de GoMars depuis le 10 janvier 2008
A l' origine je pensais utiliser
ma dernière fusée Vairon (Hypothèse 1),
mais devant les contraintes spécifiques à son profil particulier j' ai
du remodeler un nouveau poisson : Torpille (Hypothèse 2)
(H1)
Première hypothèse abandonnée partiellement à
aileron mixte
J'
utilise une fusée Vairon
avec son ogive parachutale à trappe latérale, et son altimètre. Sur les
moignons des ailerons scarifiis j'y viens greffer des tubes en PET.
Dans un premier temps j'y mets 3 tubes de 25mm de diamhtre et 40mm de
long. |
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Les pièces de liaison vont
apporter un élément perturbateur au niveau de l' empennage. De plus le
flux d' air va suivre le forme du goulot Perrier, et la position des
ailerons ne sera pas parallèle à ce flux.
Une seule fusée sera réalisée selon ce modèle à titre de comparaison :
Hypothèse : 1
(H2)
Seconde Hypothèse
La fusée "Torpille"
Utilisation exclusive de
tubes sans pièce de liaison pouvant avoir un effet directionnel par l'
ajout d' une jupe taillée dans un corps de Coca cola 1,5l.
(Lest à ajouter en ogive
pour équilibrer le surpoids de la jupe )
Pour cette étude je
conserve le bord d'attaque à 45° pour être représentatif du look des
aileron tubulaires que nous utilisons. Le périmètre d'une coca étant
environ 27cm je peux fabriquer 3 ailerons de 8cm de périphérie soit un
diamètre de 2.5cm.
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A la jonction
du tube aileron avec le tube jupe il y a perte de surface utile. La
tentation est grande d' intercaler un cure dent à l'emplanture !... |
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A titre comparatif je placerai aussi sur cette
jupe un aileron plat de 20cm² environ.
Ce sera l' hypothèse 3 |
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Fusée trop lourde,
ailerons fragile à revoir Hypothèse 3
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(H3)
Troisième Hypothèse
La fusée "Torpille 1.5l "
Le moteur Perrier verte de 1l
peine à soulever cet ensemble. Pour cette fusée je le remplace par une
coca cola 1.5l..
Je me rapproche de la "Percolat" d'origine, mais avec une
ogive Perrier verte pouralléger et raccourcir "Torpille"
Les ailerons seront collés, sur la jupe (cure dent)
Même variétés de dimensions d'ailerons que
pour H2
Pour le plan voir ci dessous et sur la page Torpille H3 (en
construction)
Tableau
des tirs
Voir Page
2 le projet "multitub"
Ailerons
plats
Selon le matériaux utilisé, la
masse, la rigidité et la solidité des ailerons varient énormément.
Selon l' usage, on choisira le matériaux adéquat. (Dans la confrérie
fuséiste, il y a très grosses divergences à ce sujet.
Infos de Scarabée :
Masses volumiques:
Depron 40 kg/m3 le 3mm d' épaisseur
Depron 30 kg/m3 le 6mm d' épaisseur
PET 1380-1410 kg/m3
Comparatif
Sur un échantillon de 3 ailerons pour Perrier bleu
Matière |
Masse |
Point + |
Points - |
Remarques |
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Dépron
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1g
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Le plus léger
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Fragile
Épaisseur
Sensible aux solvants
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poncé
et profilé .
Pour le renforcer, il faudra ajouter un revêtement qui
alourdira (adhésif)
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Coroplast |
3g
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Léger
Rigide
Résiste à l' eau
|
Épaisseur
Partie évidée
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Carte fidélité
0,5mm |
3g
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Excellent
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Sensible aux vibrations
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La
courbe de l'amplanture, délicate à réaliser participe à la rigidité de
l'aileron.
Un aileron à emplanture droite devra être plus épais
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Plastique
1mm |
7g
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Excellent
|
bon
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Carton plume 5mm |
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Peinture
Collage
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Fragile
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CD |
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Rigide
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Cassant et coupant
Lourd
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PET |
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Il est possible de coller
tête bêche 2 feuilles de PET pour que leur courbure se contrarie. Sinon
la forme tubulaire (initiée par Pegase) est parfaite |
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Coroplast
3 type de découpes pour des
ailerons Coroplast
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Ossature perpendiculaire à
l' axe |
Ossature parallèle au bord
d' attaque |
Ossature parallèle à l' axe |
C'
est la méthode la plus résistante, mais pour améliorer l'aérodynamisme,
je dépose un cordon fin de sika sur le bord d' attaque (surpoids !..) |
C'
est ma solution préférée, rigide et aérodynamique |
Solution fragile mais
redoutable d' efficacité.
On peut diminuer la
dimension de l' aileron , son efficacité étant augmentée par les petits
tubes parallèles créés par la structure du coroplast
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Gabarits
de collage
Quelques exemples
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Gabarit permettant de
tracer 3 traits équidistants
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Gabarit positionné sur la
bouteille
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Le gabarit de collage des
ailerons
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Placer la tuyère dans le
gabarit de collage et coller les 3 ailerons à la super glue 3
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