Mécanique du vol

l'étude du mouvement d'un véhicule en environnement aérien ou spatial

La mécanique du vol est l'étude du mouvement d'un véhicule en environnement aérien ou spatial. Pour comprendre la mécanique du vol, la première étape consiste à l'analyse des forces auxquelles le l'aérodyne est soumis.

ForcesModifier

Un aérodyne est soumis à la gravitation (le poids). Quand il est en mouvement dans un fluide il reçoit le vent de la vitesse ou "vent relatif" qui détermine des forces aérodynamiques. Quand il est motorisé, il y a aussi une force de propulsion. On a donc :

  • le poids, vertical ;
  • la résultante des forces aérodynamiques ou RFA (forces de pression et de frottement), variant proportionnellement au carré de la vitesse[1] et composée de :
    • la traînée, parallèle au vent relatif ;
    • la portance, perpendiculaire au vent relatif.
  • la poussée des moteurs (hélice, turboréacteur, moteur-fuséeetc.[2]), généralement parallèle à l'axe de l'avion ;

Vol en montée, vol en palierModifier

Les forces agissant sur l'avion sont :

  • Le poids ;
  • La traînée;
  • La portance dont la composante verticale est opposée au poids, et dont la composante parallèle au vent relatif s'ajoute à la traînée;
  • La poussée.

La particularité du palier, comparativement à la montée et à la descente, est que la portance — perpendiculaire au vent relatif — est alors verticale, égale et opposée au poids.

Dans le cas d'un vol en palier à vitesse constante, la poussée générée par le ou les moteurs compense les forces de trainées générée par l'ensemble de l'avion (fuselage, ailes empennages...)

Le contrôle du palier s'effectue en gardant une assiette affichée à l'aide de références extérieures, ou de l'horizon artificiel.

Vol en descente, sans moteurModifier

Les forces agissant sur l'avion ou le planeur sont :

  • Le poids ;
  • La traînée;
  • La portance dont la composante verticale est opposée au poids, et dont la composante parallèle au vent relatif est une poussée opposée à la traînée

Repères et anglesModifier

Chaque discipline a ses propres conventions ; on peut passer d'un type de conventions à un autre à l'aide de formules de conversion. Nous distinguerons ici :

  • le repère absolu   (  est orienté nord,   ouest et   verticalement ; en pratique c'est le repère lié au sol)
  • le repère lié à l'avion   (  est orienté vers l'avant,   vers l'aile gauche)
  • le repère lié à la vitesse (au vent relatif)   ; ce repère est commode pour l'écriture des forces aérodynamiques (  supporte le vecteur vitesse)

À partir de quoi nous définissons (dans l'ordre) :

  • Dans le plan   (vue de dessus), dit Lacet :
  1. le cap   de l'avion définit son orientation par rapport au nord :  
  2. le dérapage   définit l'orientation de l'avion par rapport à sa direction :  
  • Dans le plan   (vue latérale), dit Tangage :
  1. l'incidence   entre le vent relatif et la corde de référence du profil :  
  2. la pente   entre l'axe de déplacement et l'horizontale :  
  3. l'assiette   entre l'axe de l'avion et l'horizontale :  
  • Dans le plan   (vue arrière), dit Roulis :
  1. l'inclinaison   entre l'axe transversal de l'avion et l'horizontale :  

L'angle   est également appelé incidence ou angle d'attaque.

Remarque : l'incidence est l'angle formé entre la corde de référence du profil de l'aile et le vent relatif, alors que l'assiette est l'angle formé entre l'axe de l'avion et l'horizon.



Dynamique du vol longitudinalModifier

Dynamique du vol transversalModifier

Notes et référencesModifier