AERODYNAMISME ET MOUVEMENT 

L’aérodynamique est une branche de la mécanique des fluides qui s'intéresse aux phénomènes résultant des mouvements relatifs des corps par rapport à l'air. Ici, l’étude du déplacement d’un aéroglisseur constituera notre exemple d'application de l'aérodynamique.

            Pour étudier ce déplacement, on peut tester l’appareil dans une soufflerie aérodynamique. Une soufflerie aérodynamique est un dispositif expérimental utilisé en aérodynamique pour simuler les conditions rencontrées par tout corps se déplaçant dans l'air. Un corps étudié dans une soufflerie est placé, immobile, dans un écoulement artificiel d'air ou de gaz.

Exemple :

                        Schématisation d’une soufflerie

            Par exemple, voici les résultats obtenus pour le test de la carrosserie d’une voiture dans une soufflerie aérodynamique :

Simulation en CAO : La répartition de la poussée du vent sur la carrosserie d'une voiture est simulée sur ordinateur dans le cadre de la conception assistée par ordinateur (CAO). Les zones rouges représentent les zones de poussée élevée, les zones bleues celles de faible poussée.

Le mouvement relatif de l’air ambiant et l’action du fluide survolé sont à l’origine des forces et moments agissant sur un aéroglisseur. Un moment d’une force par rapport à un point quelconque O d’un objet, ici l’aéroglisseur, est le produit de la force par le bras de levier de cette force : travail de cette force. Les mouvements de l’air ambiant peuvent être déterminés avec précision par des calculs ou des essais en soufflerie. En revanche, l’action du fluide survolé est difficile à déterminer, car ils dépendent du contact ou non des jupes de l’aéroglisseur avec la surface survolée.

       1) Notion d’angle d’incidence et de dérapage :

D’ailleurs, les études aérodynamiques faites sur les avions donnent les mêmes résultats que pour les aéroglisseurs, à la différence que la surface survolée ne se trouve qu’à quelques centimètres en dessous de l’aéroglisseur.

On notera i et j les angles d’incidence et de dérapage. Pour un aéroglisseur, i varie entre +5° et –5°, ce qui s’explique par la présence proche du sol. En effet, pour un avion, on recueille des résultats de +10° à –25°. Et l’angle de dérapage j varie de      -180° à +180°, ce qui signifie qu’un aéroglisseur peut effectuer un demi-tour complet sur soi en une seule manœuvre, car l’angle a une valeur totale de 360°.

Exemple :

Schématisation de l’angle d’incidence

Schématisation de l’angle de dérapage

Définition de l’angle d’incidence : c’est l’angle formé par la corde de profil de l’aéroglisseur, c’est-à-dire la droite horizontale passant par le centre de gravité G de l’aéroglisseur, et le vecteur v de vent relatif. Cet angle est également appelé angle d’attaque. Habituellement, un avion décroche lorsque, à vitesse constante, l’angle d’incidence dépasse 5°, augmentant ainsi la portance et rendant ainsi la vitesse insuffisante. On dit que c’est la couche limite, c’est-à-dire la couche d’air au contact de l’appareil, qui a décroché. Ainsi, un aéroglisseur ne peut pas décrocher, car son angle d’incidence ne dépasse pas +5°.

2) La traînée :

Définition de la traînée : c’est la résistance au passage de l’air, donc parallèle et opposée à l’écoulement.

- La traînée est proportionnelle au carré de la vitesse.

- La traînée est proportionnelle à la surface exposée au vent.

- La traînée est proportionnelle à la masse volumique du fluide traversé.

- La traînée est proportionnelle à un coefficient de profil de l'obstacle, aussi appelé coefficient de traînée : C_x.

Formule de la traînée :

T : Valeur de la traînée en Newtons (N).

C_x : Coefficient de traînée, sans échelle

? : masse volumique du fluide en kg.m³ (1000 kg.m^-³ pour l’eau, et 1,225 kg.m^-³ pour l'air au niveau de la mer).

V : Vitesse relative en m.s^-1

S : maître couple, ou surface exposée au vent en m².