Formes d'un appareil
Les avions sont depuis toujours composés de plusieurs parties distinctes les unes des autres.
Le fuselage est la partie de l'avion dans laquelle se trouve le cockpit, les marchandises ou les passagers (s'il s'agit d'un avion de fret ou de ligne) ainsi que la quasi-totalité de l'électronique embarquée. Selon les modèles, le moteur (à hélice ou à réaction) et/ou le réservoir (petits modèles) peuvent être incorporés au fuselage.
Les ailes situées sur les côtés sont l'atout principal de l'avion lorsqu'il s'agit de voler grâce à leur forme profilée et des systèmes hypersustentateur tels que les volets et les aérofreins. C'est également dans les ailes que sont majoritairement installés les réservoirs. Ces derniers sont soit incorporé à l'aile (avion de ligne) ou sont des réservoirs que l'ont suspend aux ailes (avion de chasse).
L’empennage est la partie arrière de l'avion : on y trouve la sortie du réacteur (seulement sur certains modèles), un aileron et des ailettes pour stabiliser l'appareil. Sur les ailettes, des volets de petite taille permettent de légères corrections de trajectoire.
Le fuselage est la partie de l'avion dans laquelle se trouve le cockpit, les marchandises ou les passagers (s'il s'agit d'un avion de fret ou de ligne) ainsi que la quasi-totalité de l'électronique embarquée. Selon les modèles, le moteur (à hélice ou à réaction) et/ou le réservoir (petits modèles) peuvent être incorporés au fuselage.
Les ailes situées sur les côtés sont l'atout principal de l'avion lorsqu'il s'agit de voler grâce à leur forme profilée et des systèmes hypersustentateur tels que les volets et les aérofreins. C'est également dans les ailes que sont majoritairement installés les réservoirs. Ces derniers sont soit incorporé à l'aile (avion de ligne) ou sont des réservoirs que l'ont suspend aux ailes (avion de chasse).
L’empennage est la partie arrière de l'avion : on y trouve la sortie du réacteur (seulement sur certains modèles), un aileron et des ailettes pour stabiliser l'appareil. Sur les ailettes, des volets de petite taille permettent de légères corrections de trajectoire.
L'aile est la partie centrale de l'avion lorsqu'il s'agit d'aérodynamisme. De forme profilée ou semi-profilée elle est conçue pour que l'écoulement de l'air reste le plus laminaire possible de sa rencontre avec le bord d'attaque de l'aile (son extrémité avant) jusqu'au bord de fuite (l'extrémité arrière et amincie de l'aile). Cela permet de limiter le coefficient de traînée de l'aile et par extension l'intensité de la traînée. De plus, elle est conçue pour produire un effet de portance dans le cas où l'angle d'incidence (l'angle entre le sol et la corde de l'aile) est positif. Ce dernier paramètre permet au flux d'air d'être redirigé vers le bas par les deux côtés de l'aile. L'Intrados (la partie inférieure de l'aile) redirige, grâce à sa forme, les flux d'air vers le bas en créant ainsi une surpression et donc une force vers le haut. L'Extrados (la partie supérieure de l'aile), utilise l'effet Coanda et le Théorème de Bernouilli : ces deux effets combiné font que, au contact d'une surface bombée (comme la forme de l'extrados), la viscosité de l'air permet la redirection des flux d'air vers le bas en suivant la courbe de l'aile. De plus, ce flux est accéléré, créant ainsi une dépression au dessus de l'aile qui aspire l'appareil. Ainsi, c'est grâce à cette forme particulière de l'aile que l'air est redirigé vers le bas. Elle permet l'application de la Troisième Loi du mouvement de Newton qui stipule, dans notre cas, que si l'aile dévie l'air vers le bas, alors elle subira un mouvement réciproque en étant poussée vers le haut. C'est donc un ensemble de différences de pression qui qui traduisent cette réciprocité, créant ainsi une indispensable force de portance.
Les systèmes hypersustentateurs sont des systèmes couplés à l’aile. Ils sont l’interface permettant au pilote de modifier la valeur des coefficients de portance et de traînée. Il en existe de plusieurs types :
- Les volets permettent de modifier la longueur de l’intrados et de l’extrados de l’aile pour adapter les valeurs de pression de l’air. Il permettent également d’effectuer les changements de trajectoires brusques.
- L’aérofrein permet de ralentir l’avion en augmentant le coefficient de traînée de l’aile. Lorsque le système se dresse sur l’aile, l’écoulement de l’air passe de laminaire à turbulent, augmentant ainsi les frottements de l’air et permettant de ralentir l’avion. Il est principalement utilisé à l’atterrissage ou lors de manœuvres en piquées.
Forces durant le vol
En aéronautique, les ingénieurs et les pilotes utilisent les 3 grandes forces de l'aérodynamisme en modifiant leur intensité. L'objectif principal et de pouvoir s'adapter aux différentes phases du vol d'un avion; c'est à dire qu'il doit être en possibilité de décoller, de voler à vitesse quasi-constante et d’atterrir.
Pour influer sur la poussée, il faut augmenter ou diminuer la force de certains paramètres du moteur ( la vitesse d'éjection des gaz en sortie pour un modèle à réaction ou la vitesse de rotation des hélices pour un modèle à hélice). Ça ne suffit pas à le faire voler mais on augmente ou diminue ainsi la vitesse de l'avion et par extension l'intensité des autres forces exercées. Il est de coutume d'augmenter la vitesse au décollage et de la diminuer au maximum au moment de l'atterrissage.
Pour modifier l'intensité de la portance, il faut agir sur le coefficient de portance (Cz). Ce nombre sans unité varie généralement entre 0.3 (en vitesse de croisière) et 2.3 (lors du décollage). Pour se faire on utilise des systèmes hypersustentateurs et on choisit une forme d'aile générant le plus de différences de pression : c'est-à-dire que l'on redirige plus ou moins les flux d'air vers le bas selon la situation.
Enfin, dans le cas de la traînée, on cherche à la réduire au minimum. Le coefficient de traînée est l'élément déterminant dans la réduction de l'intensité de cette force. Pour le minimiser, on choisit (comme avec la portance) la forme de l'aile gênant le moins l'écoulement laminaire de l'air autour de l'aile : selon les modèle on choisira une "aile profilée" ou "semi-profilée".
Il est cependant à noter que la vitesse est le facteur influençant le plus l'intensité de ces forces. Celles-ci devront donc rester proportionnelle les unes par rapport au autres lors du vol (d'où les changements en fonction de la phase du vol exposés ci-dessus).
Pour influer sur la poussée, il faut augmenter ou diminuer la force de certains paramètres du moteur ( la vitesse d'éjection des gaz en sortie pour un modèle à réaction ou la vitesse de rotation des hélices pour un modèle à hélice). Ça ne suffit pas à le faire voler mais on augmente ou diminue ainsi la vitesse de l'avion et par extension l'intensité des autres forces exercées. Il est de coutume d'augmenter la vitesse au décollage et de la diminuer au maximum au moment de l'atterrissage.
Pour modifier l'intensité de la portance, il faut agir sur le coefficient de portance (Cz). Ce nombre sans unité varie généralement entre 0.3 (en vitesse de croisière) et 2.3 (lors du décollage). Pour se faire on utilise des systèmes hypersustentateurs et on choisit une forme d'aile générant le plus de différences de pression : c'est-à-dire que l'on redirige plus ou moins les flux d'air vers le bas selon la situation.
Enfin, dans le cas de la traînée, on cherche à la réduire au minimum. Le coefficient de traînée est l'élément déterminant dans la réduction de l'intensité de cette force. Pour le minimiser, on choisit (comme avec la portance) la forme de l'aile gênant le moins l'écoulement laminaire de l'air autour de l'aile : selon les modèle on choisira une "aile profilée" ou "semi-profilée".
Il est cependant à noter que la vitesse est le facteur influençant le plus l'intensité de ces forces. Celles-ci devront donc rester proportionnelle les unes par rapport au autres lors du vol (d'où les changements en fonction de la phase du vol exposés ci-dessus).