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Construisez facilement votre avion personnel

Vous voulez construire votre avion pendant votre temps libre ?...

Voici quelques bases pour le construire vous-même et à peu de frais
Dans ces pages vous apprendrez à construire vous-même votre avion personnel pendant votre temps libre, assez facilement et à peu de frais.Informez-vous auprès de: gilbert.pernot@aliceadsl.fr

Calcul et Construction d'un Avion

Chapitre 1 - Les bases pour construire un avion

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3 Généralités d'Aérodynamique

3.1 Propriétés de l’air (Aérostatique)
3.2 Les forces en équilibre
3.3 Coefficient de Portance Cz
3.4 Coefficient de Traînée Cx
3.5 Coefficient de Tangage Cm
3.6 Coefficient de Roulis CmR
3.7 Résultante aérodynamique


3.1 Propriétés de l’air (Aérostatique)


f3.1-2 L’air est pesant (et d’autant plus qu’il est comprimé). Très léger dans la stratosphère (> 10 km), il est plus lourd dans l’atmosphère et d’autant plus lourd près du sol.
1m3 d’air = 1293 g au niveau du sol

Pression et température de l'air en fonction de l'altitude dans une atmosphère standard (tableau de droite)

Poids de l'air en fonction de l'altitude (ci-dessous : fig. Henri Mignet)

f3.1-1
L’air est visqueux et crée une résistance
(appelée portance suivant l’axe vertical z ou traînée parasite suivant l’axe horizontal x)
f3.1-3
G = résistance en kg
V = vitesse en m/s
S = surface alaire en m2
k est un coefficient qui varie de 0,008 pour des objets aérodynamiques à 0,1 pour d’autres

Résistance au vent de différentes formes d'objets (fig. Henri Mignet)

f3.1-4


3.2 Les forces en équilibre


L'avion vole car .....
Les forces agissant sur l'avion s'équilibrent
- il pèse mais il est sustenté
- il traîne mais il est tracté

L'avion garde sa ligne de vol
- il ne pivote pas sur lui-même sous l'effet des forces appliquées (effet moteur : souffle hélicoïdal)

L'avion est agréable à piloter : on peut lâcher les commandes (compensateur)

Un avion en déplacement est un avion "soufflé"
On définit le Vent relatif ; matérialisé dans la figure ci-dessous par les filets d'écoulement de l'air

f3.2-1

Relation Vitesse-Pression :

Dans de l’air immobile on définit une pression P
Dans de l’air mobile on constate une chute de la pression P (absorbée par l’énergie cinétique)

A l'accélération de l'air correspond une détente
Au ralentissement de l'air correspond une compression

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3.3 Coefficient de Portance Cz



La résistance des ailes est définie par :
Rx la Traînée et
Rz (ou Ry selon H. Mignet) la Portance

Traînée Rx et Portance (ici Ry) fig. Henri Mignet

f3.3-1

Avec une faible incidence il se produit une dépression extrados (aspiration vers le haut) et une surpression intrados (poussée par dessous)
La portance (ou sustentation) est due essentiellement à la succion sur l’extrados de l’aile (le dessus)

Forces de Portance agissant sur un profil d'aile (fig. André Morin)

f3.3-2

La portance Rz (ou Ry suivant la notation) équilibre le poids G en kg de l'avion (en vol rectiligne et horizontal),
• elle est proportionnelle à la surface alaire (totale voilure = fuselage + aile)
• elle croît avec le carré de la vitesse :

f3.3-3

f3.3-4

On définit de même :
Cx le coefficient de Traînée et
Cz le coefficient de Portance

f3.3-5

f3.3-6

f3.3-7

f3.3-8



Cz = coefficient de portance (ou poussée) caractéristique du profil
S = surface alaire en m2
V = vitesse de l'avion en m/s

(l'intérêt du coefficient 100 est de limiter le nombre de décimales dans les calculs.)

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3.4 Coefficient de Traînée Cx



La traînée est ce qui freine l’avion. Le frottement des filets d'air freine l'avion et crée une résistance à l'avancement. La traction est ce qui tire l'avion vers l’avant.

Puissance utile Pu = traction T x vitesse V = puissance du moteur Po x rendement de l'hélice η

f3.4-1


La Traînée équilibre la traction T (ou la propulsion) de l'hélice. (Ce sont deux vecteurs égaux et de sens opposé)

f3.4-2

f3.4-3



Cx = coefficient de Traînée caractéristique du profil
S = surface alaire en m2
Σ = 100 C'x = traînées parasites (parties autres que l'aile : mâts, cordes à piano, ferrures, etc.)
V = vitesse de l'avion en m/s

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3.5 Coefficient de Tangage Cm



Comme pour un bateau, le Tangage est une alternance de piqués - cabrés de l’avion.

Le coefficient de tangage 100.Cm permet de connaître avec une bonne précision la position x du centre de poussée Cp par rapport au bord d’attaque de l’aile.

f3.5-1



L est la profondeur d’aile ou corde

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3.6 Coefficient de Roulis CmR



Comme pour un bateau, le Roulis est une alternance de rotations à droite et à gauche autour de l’axe du fuselage.

Le coefficient de roulis 100.CmR traduit l’efficacité des ailerons en fonction de leur angle de braquage α.

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3.7 Résultante aérodynamique



C’est la résultante portance / traînée

f3.7-1

Angle d'incidence α : c'est l'angle entre la direction du vent relatif et l'axe du fuselage

f3.7-2

On parle soit de l'incidence du fuselage, soit de celle de l'aile :

f3.7-3

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