Intervention des Forces

Nous allons etudiez les forces lorsqu'un avion ce trouve en palier, c'est à dire lorsque sa trajectoire est rectiligne, sa vitesse consante et sans variation d'altitude. Il est alors en situtuation d'équilibre par rapport aux differentes forces.

Le phénomeme des forces est en partie liée au mouvement relatif de l'air et de l'avion: déplacement de l'avion dans l'air ou déplacement de l'air autour de l'avion. Les forces qui interviennet sont les mêmes dans les deux cas; le mouvement d'air produit est appellé Vent relatif .

Il y a 4 forces qui interviennent dans la conduite d'un avion :

Nous constatons que l'air à l'extrados de l'aile est contraint à un  parcours plus long, donc à une plus grande vitesse. Il règne donc une pression plus faible sur l'extrados.
L'air est dévié vers le bas à l'arrière du profil.
La dépression sur l'extrados, la pression sur l'intrados et la déviation de l'air vers le bas engendrent  une force portante sur l'aile, dirigée vers le haut.
Cette force est appelée "résultante aérodynamique".

La resultante aérodynamique ce décompose en deux  forces:

-Portance:

Rz=1/2 . p . Cz . V ² . S

où p= masse volumique (kg/m^3)

Cz = coefficient de la portance ( dépend du profil de 'laile et de son incidence )

V= vitesse d'écoulement de l'air sur la surface de l'aile (m/s)

S=surface de l'aile (m ²)

-Trainée:

En réalité, il existe plusieurs trainées:

La trainée dite de frottement. Elle est causée par les frottements de l'air avec l'avion.

La trainée dite de profil. Sa description est complexe, elle est générée par des turbulences existant dans une zone située au voisinage du bord de fuite: l'air provenant de l'intrados et celui provenant de l'extrados n'ont pas la même vitesse, ci qui engendre des tourbillons qui freinent l'avion

Rx=1/2 . p . Cx . V ² . S

Cx= coefficient de trainée 

 Les deux autres forces: 

-Poids:

Elle est due à l'attraction que la terre exerce sur l'avion. Le pilote ne peut agir sur celle-ci, elle est donc dite subie. Il est important de noter que le poids de l'avion demeure constant durant le vol (le poids de l'essence consommée mis à part).

P=m . g

m= masse (kg)

g= intensité gravitationelle= 9,81 N.kg

-Traction:

T= km/h

si la force horizontale par rapport à l’appareil est créée par un réacteur, on parle de poussée ; en revanche, si elle est créée par la rotation d’une ou plusieurs hélices entraînées par un ou plusieurs moteurs, on parle de traction. Cette force permet à l’appareil d’évoluer de manière horizontale mais à elle seule elle ne lui permet pas de voler, ni même de seulement décoller

SOMME DES FORCES= 0

variations des paramètres de l'équilibre:

- une variation de la portance se traduit par un changement d'altitude et une variation de la vitesse ce qui impact la trainée

- une variation de la trainée a un impact direct sur la vitesse et entraine un changement d'altitude dû à la variation induite de la portance

- une variation du poids se traduit principalement par un changement d'altitude

- une variation de la traction a un impact direct sur la vitesse et entraine un changement d'altitude dû à la variation de la résultante aérodynamique .

Loi de l’inertie: Les choses ont une tendance naturelle à continuer à faire ce qu’elles sont en train de faire, à savoir rester immobile ou bien garder leur vitesse si elles sont en mouvement uniforme. Quand on cherche à modifier le mouvement d’un corps, il naît une force d’inertie s’opposant à cette modification, force d’autant plus intense que le corps considéré a une masse plus conséquente (e.g. lorsqu’une force centripète fait tourner un mobile, il naît une force centrifuge, .i.e. il n’y a pas d’équilibre possible tant que les forces d’inertie sont en travail).

• en vol rectiligne uniforme la résultante des forces aérodynamiques est égale et opposée au poids : RFA+Poids=0
• ressource: RFA>poids; l’aéronef subit une accélération vers le haut, la trajectoire s’incurve vers le ciel
• abattée: RFA<poids; l’aéronef subit une accélération vers le bas, la trajectoire plonge vers le sol
• virage à vitesse constante (i.e. stabilisé): la force résultante RFA+Poids est une force centripète, qui ramène à chaque instant l’aéronef vers le centre du virage; la force d’inertie est une force centrifuge