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Empenage

m.à j. le : 24-jul-08




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Page 2 : "Multitub"


Connexes :

 

Ailerons

Croquis des termes techniques

croquis
Liste des termes concernant une aile Wikipedia
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

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.

Interface fusée / ailerons tubulaires découpée dans l' aileron de goujon ou de vairon .
En bleu la partie tubulaire
    
 

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.

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 !...



A titre comparatif je placerai aussi sur cette jupe  un aileron plat de 20cm² environ.
Ce sera l' hypothèse 3
   
Fusée trop lourde, ailerons fragile à revoir Hypothèse 3

(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  
Dépron
1g
Le plus léger
Fragile
Épaisseur
Sensible aux solvants
poncé et profilé .
Pour le renforcer, il faudra ajouter un revêtement qui alourdira  (adhésif)
Coroplast
3g
Léger
Rigide
Résiste à l' eau
Épaisseur
Partie évidée
Attention au sens de découpe
(voir plus bas)
Carte fidélité
0,5mm
3g
Excellent
Sensible aux vibrations
La courbe de l'amplanture, délicate à réaliser participe à la rigidité de l'aileron.
Un aileron à emplanture droite devra être plus épais
Plastique
1mm
7g
Excellent
bon
Carton plume 5mm
Peinture
Collage
Fragile
 
CD  
Rigide
Cassant et coupant
Lourd
   
PET       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

  Coroplast

3 type de découpes pour des ailerons Coroplast

 

 

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

Gabarits de collage

Quelques exemples

Gabarit permettant de tracer 3 traits équidistants
Gabarit positionné sur la bouteille
Le gabarit de collage des ailerons
Placer la tuyère dans le gabarit de collage et coller les 3 ailerons à la super glue 3

 

 

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