Traînée Induite

B737lover · [↑]

Bonsoir,

J'avais une petite question en lien avec le site excellent lavionnaire:

1) Sommes-nous d'accord que ceci n'est valable que pour les ailes rectangulaires et pas les ailes trapézoïdale en flèche?

2) Sur les ailes en flèche, sous l’intrados et sur l'extrados, le flux d’air général se trouve dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile?

Ce thread sur PPrune laisse porter à confusion: http://www.pprune.org/professional-pilot-training-includes-ground-studies/553252-swept-wings-spanwise-flow-tip-stall.html

Un membre dit: ' With a straight wing, the high pressure below the wing leaks around the wingtips, to the upper surface. This produces wingtip vortices, a span-wise flow from root to tip under the wing and a span-wise flow from tip to root above the wing. None of this has anything to do with sweepback. '

3) Il y a t-il un rapport avec entre les wingtip vortices et ce flux, sous l’intrados, dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile (inverse pour l'extrados)? Ce flux est causé par les Wingtip vortices?

Donc sur les ailes rectangulaires, le flux est comme ça:

Parallèle à la corde en gros. Néanmoins, à cause des wingtip vortices, nous obtenons également un flux comme sur la première photo.

Sur les ailes en flèche:

4) La première photo de lavionnaire n'est pas applicable sur ce type d'aile. Les wingtip vortces (limités par les winglets), affectent-ils néanmoins le flux d'air sur les ailes en flèche comme pour les ailes rectangulaires?

Merci!

Bee Gee · [↑]

La trainée induite existe pour toutes les voilures, quelque soit la forme en plan, elle dépend essentiellement de l'allongement qui est le rapport de l'envergure à la corde moyenne ou du rapport entre l'envergure au carré et la surface alaire b^2/S ce qui revient au même. La flèche n'est pas favorable à la réduction de la trainée induite, c'est même le contraire.

les tourbillons marginaux... wingtip vortices, sont dus au différentiel de pression extrados intrados, ce tourbillon bouffe de l'énergie qui est la principale source de la trainée induite.

Pour réduire la trainée induite et ainsi augmenter la finesse ce qui va se traduire par une réduction de la trainée totale en vol et donc de la consommation, il faut augmenter l'allongement,.... on voit bien cette tendance sur l'A350 et le B787

La flèche a pour intérêt d'augmenter le nb de mach critique et ainsi réduire la trainée de mach pour une épaisseur donnée, elle a pour inconvénient d'avoir tendance à décrocher d'abord de l'extrémité de la voilure et est favorable au très dangereux auto cabrage.

Le reste est une vieille histoire de compromis ...

Quand tu lances FS, le logiciel va calculer la trainée induite en fonction de l'envergure, de la surface alaire, du coef oswald qu'il lit dans aircraft.cfg et du coef de portance qui dépend de l'incidence pour cela il "farfouille" dans le fichier air, il fait une mayonnaise de tout ça pour restituer le point de polaire.

B737lover · [↑]

Bee Gee a écrit :

La trainée induite existe pour toutes les voilures, quelque soit la forme en plan, elle dépend essentiellement de l'allongement qui est le rapport de l'envergure à la corde moyenne ou du rapport entre l'envergure au carré et la surface alaire b^2/S ce qui revient au même. La flèche n'est pas favorable à la réduction de la trainée induite, c'est même le contraire.
les tourbillons marginaux... wingtip vortices, sont dus au différentiel de pression extrados intrados, ce tourbillon bouffe de l'énergie qui est la principale source de la trainée induite.
Pour réduire la trainée induite et ainsi augmenter la finesse ce qui va se traduire par une réduction de la trainée totale en vol et donc de la consommation, il faut augmenter l'allongement,.... on voit bien cette tendance sur l'A350 et le B787
La flèche a pour intérêt d'augmenter le nb de mach critique et ainsi réduire la trainée de mach pour une épaisseur donnée, elle a pour inconvénient d'avoir tendance à décrocher d'abord de l'extrémité de la voilure et est favorable au très dangereux auto cabrage.
Le reste est une vieille histoire de compromis ...
Quand tu lances FS, le logiciel va calculer la trainée induite en fonction de l'envergure, de la surface alaire, du coef oswald qu'il lit dans aircraft.cfg et du coef de portance qui dépend de l'incidence pour cela il "farfouille" dans le fichier air, il fait une mayonnaise de tout ça pour restituer le point de polaire.

Merci BeeGee,

Cette partie là, je l'ai très bien compris grâce au Zilio et lavionnaire. Néanmoins, je voulais savoir comment ces wingtip vortices avait un impact sur le flux d'air sur l'extrados/intrados pour une aile rectangulaire et en flèche. Sur lavionnaire, on nous dit que sous l’intrados, le flux d’air général se trouve dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile et que sur l’extrados le flux d’air se trouve dévié vers le centre de l’aile. Néanmoins, je savais que sur les avions de lignes, le wingtip avait tendance à décrocher en premier suite au flux (swept flow) qui allait vers les wingtip - un pilote me l'avait expliqué. Or, cette explication sur le site de l'avionnaire ne correspond pas à la description que le pilote m'a fait....j'ai donc cherché la direction du flux sur un avion de ligne et grâce à Pprune, j'ai trouvé: " With sweep back the air meets the wing at an angle and this cause the flow to be deflected outwards both above and below the wing. ". Cela confirme ce que le pilote a dit. Néanmoins, ce flux n'a aucun lien avec les wingtip vortices (mais à la forme de l'aile...). Sur une aile rectangulaire, le flux est normalement parallèle à la corde. Cependant, sur le site de lavionnaire, ce n'est pas le cas...

J'ai donc conclus que sur une aile rectangulaire:
- Le flux est parallèle et de sens opposé à la corde
Néanmoins, à cause de la traînée induite (principalement les wingtip vortices):
- sous l’intrados, le flux d’air général se trouve dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile.
- sur l’extrados le flux d’air se trouve dévié vers le centre de l’aile.

Pour une aile en flèche:
- Sur l'extrados et l'intrados, le flux d’air général se trouve dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile.
- Les wingtip vortices sont également présentes mais....ont-elles un impact sur le flux sur l'extrados/intrados?

Si l'un d'entre vous peut confirmer ou ajouter des éléments de réponses, j'en serai fort reconnaissant!

Merci!

Dernière modification par TheBusFlyer (14-01-2017 18:03:20)

Bee Gee · [↑]

Sur une aile rectangulaire, le flux est normalement parallèle à la corde. Cependant, sur le site de lavionnaire, ce n'est pas le cas...

......Lavionnaire a raison .... il n'y a qu'un seul cas où les flux sont parallèles à la trajectoire, et ce quelque soit la forme en plan de la voilure, c'est quand on vole à Cz=0, autrement dit à l'incidence de portance nulle, autrement dit à cette incidence.... on ne vole plus guère, on fait de la balistique !, c'est le cas lors d'une montée ou une descente stabilisée à la verticale, ou bien lors des vols zéroG sur l'A300 par exemple !

Mais dès qu'il y a portance il y a tourbillons marginaux il y a trainée induite, ça diverge et ça converge,
le coef de trainée induite Cxi = Cz^2/ k pi lambda

c'est la convergence et la divergence qui crée le tourbillon et pas l'inverse.

Dernière modification par Bee Gee (14-01-2017 18:13:55)

B737lover · [↑]

Bee Gee a écrit :

Sur une aile rectangulaire, le flux est normalement parallèle à la corde. Cependant, sur le site de lavionnaire, ce n'est pas le cas...
......Lavionnaire a raison .... il n'y a qu'un seul cas où les flux sont parallèles à la trajectoire, et ce quelque soit la forme en plan de la voilure, c'est quand on vole à Cz=0, autrement dit à l'incidence de portance nulle, autrement dit à cette incidence.... on ne vole plus guère, on fait de la balistique !, c'est le cas lors d'une montée ou une descente stabilisée à la verticale, ou bien lors des vols zéroG sur l'A300 par exemple !
Mais dès qu'il y a portance il y a tourbillons marginaux il y a trainée induite, ça diverge et ça converge,
le coef de trainée induite Cxi = Cz^2/ k pi lambda

Roger! Merci pour l'explication :)

Donc maintenant je sais ce qu'il se passe sur une aile rectangulaire:
- sous l’intrados, le flux d’air général se trouve dévié de quelques degrés vers l’extrémité de l’aile.
- sur l’extrados le flux d’air se trouve dévié vers le centre de l’aile.
(Flux parallèle à la corde lorsque Cz nul soit Rz nul donc...on vol plus)

Auriez-vous une explication pour une aile en flèche? Que se passe t-il? D'après PPRuNe, la direction du flux est identique sur l'extrados et l'intrados (vers les wingtip...). Quelle est donc l'impact de la traînée induite sur le flux d'air pour une aile en flèche?

Merci

Dernière modification par TheBusFlyer (14-01-2017 18:18:19)

Bee Gee · [↑]

C'est pareil sur une aile en flèche pour le principe, il n'y a pas de différence fondamentale avec une aile droite... une aile en flèche à allongement égal a un peu plus de trainée induite qu'une aile droite. C'est pour cela que les planeurs n'ont pas de flèche et ont beaucoup d'allongement, les meilleurs atteignent 60 de finesse !

Sur un jet, pour être rentable, il faut voler le plus vite possible, le rendement croît avec la vitesse, mais sur un avion subsonique ce qui limite la progression c'est la trainée de mach,... pour retarder cet effet de trainée de mach et augmenter le mach critique la solution a été l'aile en flèche, la flèche diminue artificiellement l'épaisseur relative, ainsi le B707 avait une flèche de 45° ce qui est favorable à la trainée de mach.... mais défavorable à la trainée, induite, puis sont apparu les profils super critique avec 2 options, soit voler plus vite mach 0.90+ (Citation X par exemple) soit de conserver le mach croisière mach 0.80- 0.85 (le Coronado des années 60 volait déjà à M 0.85 ainsi que le TU154) mais en pouvant augmenter l'épaisseur de la voilure, ce qui permet de réduire la masse de structure... et augmente le volume interne pour les réservoirs, sur le 787 la flèche doit être de l'ordre de 30° voire un peu moins.

Un avion c'est un compromis entre des inconvénients ..... à d'autres inconvénients !

B737lover · [↑]

Wow!

Sur un avion de ligne, il y a la composante de l'air ' Chordwise ' et ' Spanwise '. C'est d'ailleurs la composante spanwise qui est la cause du décrochage sur le wingtip en premier si j'ai bien compris.

Donc sur un avion de ligne, la composante spanwise est elle-même dévié vers le centre de l’aile à cause de la traînée induite? Mais l'énergie cinétique de la composante spanwise est-elle plus forte que la traînée induite? Car si je comprends, la composante spanwise est très importante....l'avion retarde le Critical Mach Number avec. Donc si le spanwise component revient vers le centre de l'aile (donc s'aligne peu à peu avec la composante chordwise....une aile en flèche ne sert plus à rien!)....on peut donc assumer que la force de la spanwise est plus importante que celle de la traînée induite, car la composante spanwise arrive tout de même à atteindre le wingtip, non?

Super complexe!

Dernière modification par TheBusFlyer (14-01-2017 21:36:12)

Bee Gee · [↑]

Ca dépend de quel avion de ligne !, un ATR a des ailes droites ! rire ! mieux vaut donc parler de la géométrie..

Après chacun retient ce qui l'intéresse.... je ne suis pas aérodynamicien, j'étais pilote, et j'ai retenu ce qui était essentiel dans cette fonction, donc je ne te fais pas une réponse d'aérodynamicien.. et je réponds forcément à coté de tes questions !

l'aile en flèche a des avantages et des inconvénients, (c'est pour cela qu'il y a eu une mode de la flèche variable appelée improprement géométrie variable, dans ce domaine les oiseaux ont une avance technologique qu'on n'est pas prêt de rattraper ! rires !)

Il faut d'abord comprendre que l'écoulement convergeant divergeant n'est pas constant et ce quelque soit la forme en plan de la voilure, il dépend de l'incidence et de la vitesse, en croisière, l'incidence est faible cet effet est faible, la trainée induite sera faible, sur un avion rapide la trainée de mach va devenir rapidement prépondérante.

La trainée induite sera d'autant plus importante qu'on vole à forte incidence et donc à faible vitesse, la trainée induite est maximale au Cz max cad à l'incidence de portance max, elle vaut zéro à incidence de portance nulle, entre les 2 elle varie selon le carré du Cz

dans l'approche aérodynamique simplifiée qu'utilise Flight Simulator ....et finalement ça marche plutôt bien,...
Cxi = Cz^2/(K PI lambda) à cela s'ajoute la trainée de forme, celle qui est mesurée lorsque le Cz = zéro et qu'on appelle Cxo

Donc Cx total = Cx0 + Cxi ceci en lisse loin des effets de mach, plus vite c'est Cx = Cxo + Cxi + Cxm

Et pour finir FS calcule ceci en permanence et en temps réel Cx = Cxo + Cxi + Cxm + Cxg +Cxf +Cxs

(indice g pour gear f pour flaps, s pour spoiler)

de là on peut tirer la polaire de l'avion complet, qui même si elle est théorique et simplifiée, n'est pas loin du monde réel.

lorsque Cxi = Cxo on est à l'incidence de finesse maximale, à la vitesse correspondante on a alors la trainée minimale, sur jet on obtient la montée à meilleure pente, la conso horaire mini (vitesse d'attente) et le plané optimal, ...very important for a pilot ...

... pour résumer la composante spanwise dégrade les perfos par augmentation du Cxi et possiblement le comportement à basse vitesse mais son effet "Total" selon ton schéma, améliore les hautes vitesse..

Ce n'est qu'une réponse de pilote même pas normand ! rires !

#1 [↑][↓] 14-01-2017 17:09:42

Traînée Induite

#2 [↑][↓] 14-01-2017 17:39:34

Re : Traînée Induite

#3 [↑][↓] 14-01-2017 17:52:06

Re : Traînée Induite

#4 [↑][↓] 14-01-2017 18:10:43

Re : Traînée Induite

#5 [↑][↓] 14-01-2017 18:16:34

Re : Traînée Induite

#6 [↑][↓] 14-01-2017 18:53:28

Re : Traînée Induite

#7 [↑][↓] 14-01-2017 19:40:00

Re : Traînée Induite

#8 [↑][↓] 15-01-2017 09:35:53

Re : Traînée Induite

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