[aérodynamique] Précision Sur Le Ballastage

[Mobius]

Tout d'abord, Salutations chaleureuses à tous les pilotes de ce forum.

 

Étant nouveau ici, je pense qu'une petite présentation s'impose. Jeune pilote franchement breveté, je vole en Suisse, Valais, dans les Alpes. Pour vanter les atouts de notre région de vol, voici le lien vers plusieurs vidéo faites par des membres du club dont je fais partie: Vol à voile Club, Valais .

 

Mon travail de diplome portant, ôh! coïncidence , sur l'aérodynamique des planeurs j'ai été amené à traiter le problème du ballastage et j'ai rencontré une question irrésolue qui nécessiterait avis d'expert.

 

La question est simple : connait-on une raison objective (démonstration? loi physique?) qui explique le fait que la charge alaire variant, la finesse maximale reste la même, cela même si la vitesse pour atteindre cette finesse varie.

 

En clair : Pourquoi la finesse max ne change pas lorsque l' on ballaste?

 

En espérant que ce message sera le premier d'une longue série et en attendant avec avidité vos réponses, je vous souhaite à tous une bonne et heureuse soirée!

[V17]

Pour un premier message ça va envoyer !!

Robert c'est pour toi

[Bob]

En clair : Pourquoi la finesse max ne change pas lorsque l' on ballaste?

 

Sauf erreur, il y a eu un post bien argumenté sur cette question. Et bien que je n'ai pas tout compris , je crois me souvenir que la finesse augmente même avec la charge alaire ???

 

Mais l'appel à Robert E. devrait porter ses fruits...

[Denis G]

Je me risque à répondre ...

 

Parce que la polaire de ton profil (Cz=f(Cx)) ne change pas (elle n'est que lié à la forme du profil) : La combinaison de Cz/Cx la meilleure reste la même quelque soit la masse). Par contre, ballastant, les conditions d'équilibre (P=1/2.rho.V^2.S.Cz) changent

 

Pour la finesse max, Rho la masse volumique de l'air, S la surface des ailes et Cz ne changeant pas, donc pour compenser le poids il faut que la vitesse augmente.

 

En toute rigueur, la vitesse augmente, donc le Reynolds (RE) aussi et il y a un petit effet reynolds augmente un peu la finesse (le reynolds change la polaire du profil dans ce lien notation anglophones : portance=CL trainée=CD)

Modifié le 16 novembre 2009 par Denis G

[EchoVictor]

Je me risque à répondre ...

 

Parce que la polaire de ton profil (Cz=f(Cx)) ne change pas (elle n'est que lié à la forme du profil) : La combinaison de Cz/Cx la meilleure reste la même quelque soit la masse). Par contre, ballastant, les conditions d'équilibre (P=1/2.rho.V^2.S.L.Cz) changent

 

Pour la finesse max, Rho la masse volumique de l'air, S la surface des ailes, L la longueur de référence (la corde aérodynamique moyenne) et Cz ne changeant pas, donc pour compenser le poids il faut que la vitesse augmente.

 

En toute rigueur, la vitesse augmente, donc le Reynolds (RE) aussi et il y a un petit effet reynolds augmente un peu la finesse (le reynolds change la polaire du profil dans ce lien notation anglophones : portance=CL trainée=CD)

 

Quelqu'un aurait-il un peu d'acide acétylsalicylique ?

 

Eric

[jojo38]

Je me risque à répondre ...

 

Parce que la polaire de ton profil (Cz=f(Cx)) ne change pas (elle n'est que lié à la forme du profil) : La combinaison de Cz/Cx la meilleure reste la même quelque soit la masse). Par contre, ballastant, les conditions d'équilibre (P=1/2.rho.V^2.S.L.Cz) changent

 

Pour la finesse max, Rho la masse volumique de l'air, S la surface des ailes, L la longueur de référence (la corde aérodynamique moyenne) et Cz ne changeant pas, donc pour compenser le poids il faut que la vitesse augmente.

 

En toute rigueur, la vitesse augmente, donc le Reynolds (RE) aussi et il y a un petit effet reynolds augmente un peu la finesse (le reynolds change la polaire du profil dans ce lien notation anglophones : portance=CL trainée=CD)

 

Quelqu'un aurait-il un peu d'acide acétylsalicylique ?

 

Eric

En cachet, ça ira ?

[Philoo]

...

(P=1/2.rho.V^2.S.L.Cz)...

 

..., L la longueur de référence (la corde aérodynamique moyenne)...

 

Heu... tu es sûr de la présence de "L" dans l'équation??? ça ne me dit rien.

[Denis G]

Quelqu'un aurait-il un peu d'acide acétylsalicylique ?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Aérodynamique

 

Heu... tu es sûr de la présence de "L" dans l'équation??? ça ne me dit rien. unsure.gif

et ben non, c'est effectivement une boulette. C'est corrigé.

Modifié le 16 novembre 2009 par Denis G

[Bob]

Quelqu'un aurait-il un peu d'acide acétylsalicylique ?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Aérodynamique

 

Heu... tu es sûr de la présence de "L" dans l'équation??? ça ne me dit rien. unsure.gif

et ben non, c'est effectivement une boulette.

 

Parce que ça existe aussi en boulette, l'acide acétylsalicylique ?

[Fred]

Merci Denis pour l'explication ... va falloir trouver un editeur d'équation pour le forum

 

A+

[Mobius]

Merci à tous pour vos réponses, surtout toi Denis.

 

Si je comprend bien en quoi la finesse maximale ne change pas, j'ai plus de mal à comprendre pourquoi la courbe Cz = f(Cx) s'aplatit avec la charge alaire.

 

En effet, il y a bien décalage de la courbe due à l'équilibre modifié par le poids supplémentaire, mais cela n'explique pas la déformation de la courbe. Exemple avec la polaire du LS-4

[M. Scherrer]

Si je comprend bien en quoi la finesse maximale ne change pas, j'ai plus de mal à comprendre pourquoi la courbe Cz = f(Cx) s'aplatit avec la charge alaire.

 

Le corollaire a ce que dit Denis, c'est que la polaire de vitesse se dilate en racine(charge), aussi bien en V qu'en Vz.

Pour ceux que ca interesse, ca se voit bien si on ecrit la polaire comme ca :

http://pagesperso-orange.fr/scherrer/matth...ewformalism.pdf

 

 

Matthieu

[Denis G]

j'ai plus de mal à comprendre pourquoi la courbe Cz = f(Cx) s'aplatit avec la charge alaire.

Ce n'est pas la courbe Cz = f(Cx) qui s'aplatit mais Vz=f(V) (Vz = taux de chute, V la vitesse). C'est illustré par ton exemple avec la polaire du LS4.

Remarque : Cz et Cx sont des coefficients sans dimension. On les construit pour décrire les données aérodynamiques de la forme indépendamment de la masse, de la taille, ou de l'échelle (quand il s'agit d'une maquette qui sert à caractériser un avion) etc.

 

mais cela n'explique pas la déformation de la courbe.

La courbe Cz=f(Cx) ne change pas. La finesse d'un point de vol est le rapport Cz/Cx = V/Vz

A même Cz, pour une masse plus forte la vitesse doit être plus élevée. Mais même Cz on a le même Cx, donc la même finesse.

 

Même finesse, vitesse plus forte, d'où l'impression de polaire aplatie.

 

En toute rigeur, vitesse plus fore mais aussi Vz plus forte : la polaire est dilatée en V et en Vz du même rapport (comme l'a dit matthieu).

[YEAGER]

Purée c'est fou ce que l'on a comme compétances en aéro dans le sud ouest (dommages que les conditions météo ne suivent pas).

Bonjour a Matt et Denis.

 

Je n'ai rien apporté au débat, tant pis :lol:

Cyril

[Mobius]

Cette fois je crois bien que tout est clair pour moi ce coup-ci.

 

Donc merci à tous, surtout toi Denis G et merci à jamy pour son lien très instructif.

[Denis F]

Cette fois je crois bien que tout est clair pour moi ce coup-ci.

 

Donc merci à tous, surtout toi Denis G et merci à jamy pour son lien très instructif.

En fait, comme l'a dit Denis, la finesse change un peu. Voir les perfos annoncées par les constructeurs : il y a facilement 2 ou 3 points de finesse en plus à charge max qu'à vide.

 

Tout ça parce que le Cx n'est qu'une convention grossière : si la portance est bien proportionnelle au carré de la vitesse, et la traînée induite aussi, la traînée de frottement (qui compte pour moitié de la traînée totale à la finesse max) n'est que directement proportionnelle à la vitesse, comme toute force visqueuse qui se respecte*. Donc la traînée augmente moins que la portance, et la finesse augmente avec la vitesse, CQFD :rolleyes:

 

*Sauf que comme le point de transition linéaire-turbulent avance, la traînée de frottement augmente en fait plus que ce qu'elle devrait, ce qui recrée l'illusion qu'elle est presque proportionnelle au carré de la vitesse

[Thierry]

Cette fois je crois bien que tout est clair pour moi ce coup-ci.

 

MENTEUR :rolleyes: :)

 

*Sauf que comme le point de transition linéaire-turbulent avance, la traînée de frottement augmente en fait plus que ce qu'elle devrait, ce qui recrée l'illusion qu'elle est presque proportionnelle au carré de la vitesse :lol:

 

:!!: :!!: :!!: :sick: vite du truc acétyl machin en boulette ou autre chose mais vite!!!!!

[Thom]

bonsoir

 

il me semblait qu'il existait un site qui permettait de comparer deux polaires de planeurs via un fichier excel. Je crois que c'etait un site hollandais...

 

A+

Thomas

[bflo]

il me semblait qu'il existait un site qui permettait de comparer deux polaires de planeurs via un fichier excel. Je crois que c'etait un site hollandais...

 

C'est vrai, on trouve cela facilement en cherchant "Polar Comparison Chart.xls" avec notre ami Google ou directement là http://users.ox.ac.uk/~gliding/documents.htm. En plus, de mémoire il me semble que pour la plupart, il s'agit de polaires Idaflieg.

 

A+,

Florian

Modifié le 22 novembre 2009 par bflo

[Eric Garnier]

Bonjour

 

j ai une question pour denis F. dont je reprend la phase qui dit que la trainee de frottement est directement proportionnelle a la vitesse.

 

"Tout ça parce que le Cx n'est qu'une convention grossière : si la portance est bien proportionnelle au carré de la vitesse, et la traînée induite aussi, la traînée de frottement (qui compte pour moitié de la traînée totale à la finesse max) n'est que directement proportionnelle à la vitesse, comme toute force visqueuse qui se respecte*. Donc la traînée augmente moins que la portance, et la finesse augmente avec la vitesse, CQFD :rolleyes: "

 

est ce que la phrase precedente veut dire que que si on prend une plaque plane sur laquelle on se debrouille pour avoir un ecoulement pleinement turbulent (celle ci n a pas de portance mais juste de la trainee de frottement), et que l on mesure la trainee a une vitesse U puis a une vitesse 2U, la trainee va etre multipliée par deux dans le second cas par rapport au premier ?

 

eric

[duo]

est ce que la phrase precedente veut dire que que si on prend une plaque plane sur laquelle on se debrouille pour avoir un ecoulement pleinement turbulent (celle ci n a pas de portance mais juste de la trainee de frottement), et que l on mesure la trainee a une vitesse U puis a une vitesse 2U, la trainee va etre multipliée par deux dans le second cas par rapport au premier ?

 

http://ielnx1.epfl.ch/e-lin/Ryhming/docume...c6/node224.html

Si on en croit les données du lien ci dessus,

Cx,lam=0.664*(Rex)^(-1/2) d'où Fx proportionnelle à U^(3/2)

En turbulent avec n=7 pour la distribution universelle et sans considérer l'éventuelle variation de la viscosité.

Cx,turb=0.072*(Rex)^(-1/5) d'où Fx proportionnelle à U^(9/5)

 

Une explication?

[M. Scherrer]

est ce que la phrase precedente veut dire que que si on prend une plaque plane sur laquelle on se debrouille pour avoir un ecoulement pleinement turbulent (celle ci n a pas de portance mais juste de la trainee de frottement), et que l on mesure la trainee a une vitesse U puis a une vitesse 2U, la trainee va etre multipliée par deux dans le second cas par rapport au premier ?

 

http://ielnx1.epfl.ch/e-lin/Ryhming/docume...c6/node224.html

Si on en croit les données du lien ci dessus,

Cx,lam=0.664*(Rex)^(-1/2) d'où Fx proportionnelle à U^(3/2)

En turbulent avec n=7 pour la distribution universelle et sans considérer l'éventuelle variation de la viscosité.

Cx,turb=0.072*(Rex)^(-1/5) d'où Fx proportionnelle à U^(9/5)

 

Une explication?

 

Un profil de planeur n'est pas une plaque plane, les comportement de la couche limite derrière le maitre couple du profil sont plus complexes et au final ces formules ne sont dans notre cas que tres approximatives.

 

Je dois dire que je suis assez bluffé, j'ai fait 2-3 calculs avec Xfoil pour verifier l'assertion de Denis F : c'est vrai que la trainée de profil est au final pas loin d'être directement proportionnelle à la vitesse... Je n'avais jamais encore regardé ca sous cet angle.

 

Sachant qu'on mélange pleins de phénomènes physiques (position de transition, bulbe laminaire, etc...) ca m'épate qu'on arrive à quelque chose de limpide comme ça ! Je verrai plutot un concours de circonstance pour notre gamme de vitesse et de cordes qu'une loi universelle, mais en attendant c'est un tres bon moyen de verifier simplement des ordres de grandeurs...

 

Matthieu

Modifié le 23 novembre 2009 par jamy

[JérômeF]

 

Tout ça parce que le Cx n'est qu'une convention grossière

 

 

Pas du tout: l'expression du Cx et du Cz ne sont qu'une convention qui permet d'exprimer la portance et la trainée de façon adimensionelle comme un rapport entre la force mesurée et le produit d'une d'une surface de référence par la pression dynamique . Personne n'a jamais prétendu que Cx et Cz devaient être indépendants de la vitesse (ou du nombre de Reynolds en adimensionnel). Pour des géométries simples, on utilise des corrélation qui expriment Cx en fonction de Re et Pr (nombre de Prandtl)

[Thom]

C'est vrai, on trouve cela facilement en cherchant "Polar Comparison Chart.xls" avec notre ami Google ou directement là http://users.ox.ac.uk/~gliding/documents.htm. En plus, de mémoire il me semble que pour la plupart, il s'agit de polaires Idaflieg.

 

A+,

Florian

 

Oui oui c'est celui la. Sinon je crois que nos amis suédois ou hollandais avaient mis en ligne sur un site web.

A+

Thomas

[Robert Ehrlich]

Tout ça parce que le Cx n'est qu'une convention grossière : si la portance est bien proportionnelle au carré de la vitesse, et la traînée induite aussi ...

Si l'on veut ... certes dans la formule qui donne la traînée induite en fonction de la vitesse, de la surface, de la masse volumique de l'air et du coefficient de traînée induite, la vitesse intervient au carré, mais c'est par définition du coefficient de traînée induite, cette même grossière convention. Mais ce coefficient de traînée induite est lui même fonction fortement décroissante de la vitesse dans les conditions d'équilibre de vol d'un même planeur, ce qui qui fait qu'au bout du compte la force de traînée induite pour un planeur en vol stabilisé est inversement proportionnelle au carré de la vitesse.

la traînée de frottement (qui compte pour moitié de la traînée totale à la finesse max) n'est que directement proportionnelle à la vitesse, comme toute force visqueuse qui se respecte*.

Mais en dehors de la traînée induite il n'y a pas que de la traînée de frottement. il y a aussi de la traînée de pression, parce que la couche limite s'épaissit vers l'arrière et que donc les lignes de courant ne se referment pas aussi bien qu'en écoulement idéal non visqueux, créant une traînée de culot, parce qu'il ya des traînées d'interactions aile-fuselage, aile-empennages, empennage-empennage, et éventuellement un train non rentrant, une antenne de compensation, que sais-je encore. D'ailleurs le raisonnement qui conduit à la conclusion que la traînée induite est la moitié de la traînée totale à la finesse max se base sur l'hypothèse que cette traînée totale se décompose en deux parties, la traînée induite, inversement proportionnelle au carré de la vitesse, et tout le reste de la traînée, proportionnelle au carré de la vitesse. Comme la portance est toujours égale au poids, la finesse max est atteinte quand la traînée totale est minimale et il est facile de voir que pour une fonction de la forme A/V² + BV², le minimum est obtenu quand les deux termes de la somme sont égaux.

Ceci se justifie d'ailleurs comme tu le dis parce que

..comme le point de transition linéaire-turbulent avance, la traînée de frottement augmente en fait plus que ce qu'elle devrait, ce qui recrée l'illusion qu'elle est presque proportionnelle au carré de la vitesse