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Effet de décrochage
Storyboard
Si l'angle d'attaque est trop important, les tourbillons qui se forment à l'arrière supérieur de l'aile ont tendance à progresser jusqu'à atteindre le bord supérieur à l'avant de l'aile, recouvrant ainsi toute la partie supérieure d'éclats tourbillonnants. Dans cette condition, la portance diminue de manière dramatique, ce qui crée ce que l'on appelle l'effet de décrochage (stall) et peut entraîner une chute incontrôlée de l'objet (avion/oiseau).
Il existe des situations où aussi bien les avions que les oiseaux ont utilisé cet effet pour effectuer des attaques surprises depuis de grandes hauteurs, développant une technique pour reprendre le contrôle du vol et éviter de s'écraser au sol.
ID:(1462, 0)
Coefficient de portance
Description
Le coefficient de portance est une fonction de l'angle d\'attaque et suit généralement la tendance indiquée dans la figure suivante :
Dans le cas illustré, la pente est d\'environ 1,5 pour 15 degrés, ce qui correspond à 0,1 1/degré ou 5,73 1/radian.
ID:(7148, 0)
Aile dans le courant
Description
Dans un modèle d'aile en soufflerie, on peut observer comment le flux est initialement laminaire, mais à mesure qu'il progresse vers le bord de fuite de l'aile, il devient turbulent :
Lorsque l'angle d'attaque dépasse un angle critique (généralement entre 15 et 30 degrés, selon la conception), la surface de l'aile se couvre de tourbillons et la portance chute brusquement à zéro.
À ce stade, un phénomène appelé décrochage se produit, où l'écoulement d'air sur l'aile se sépare et forme des tourbillons turbulents. Ces tourbillons perturbent l'écoulement d'air régulier, réduisant considérablement la portance et affectant la capacité de contrôle de l'aéronef. Il est crucial d'éviter que l'angle d'attaque ne dépasse cette valeur critique pour maintenir un vol stable et sécurisé.
ID:(1165, 0)
Cas de décrochage
Description
Si l'angle d\'attaque dépasse un angle critique (généralement entre 15 et 30 degrés, selon la conception), la surface de l\'aile se retrouve recouverte de tourbillons et la portance chute brusquement à zéro.
À ce stade, un phénomène connu sous le nom de décrochage (stall) se produit, où l\'écoulement de l\'air sur l\'aile se sépare et des tourbillons turbulents se forment. Ces tourbillons perturbent l\'écoulement régulier de l\'air, réduisant considérablement la portance et affectant la capacité de contrôle de l\'avion. Il est important d\'éviter que l\'angle d\'attaque dépasse cet angle critique afin de maintenir un vol stable et sûr.
ID:(1164, 0)
Case à Boeing 747 Cargo Bagram, Afghanistan
Video
Le vol de la National Airlines 102, un avion-cargo de type Boeing 747-400 décollant de Bagram en Afghanistan, a tragiquement connu un accident le 29 avril 2013 en raison d'un déplacement de la charge pendant le décollage. Ce déplacement de la charge a provoqué une augmentation de l'angle d'attaque, entraînant la perte de portance de l'aile, un phénomène connu sous le nom de décrochage. De plus, le déplacement de la charge a endommagé le système hydraulique des gouvernes de queue, rendant l'aéronef incontrôlable. Malheureusement, les 7 membres d'équipage ont perdu la vie instantanément lors de l'impact.
Voici une simulation illustrant le tragique décollage : Simulation
ID:(11066, 0)
Soulevez
Équation
Pour générer une pression plus élevée en dessous qu'au-dessus de l'aile et produire de la portance, le principe de Bernoulli est utilisé pour corriger le manque de conservation de la densité d'énergie avec un coefficient de portance ($C_L$). La pression sur l'aile, a force de levage ($F_L$), peut être estimée en utilisant a densité ($\rho$), a surface génératrice de portance ($S_w$), le coefficient de portance ($C_L$), et a vitesse par rapport au milieu ($v$) grâce à la formule suivante :
 $ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$ |
A force de levage ($F_L$), en compagnie de a envergure des ailes ($L$), a densité ($\rho$), le facteur de vitesse maximale de l'aile ($c_t$), le facteur de vitesse en bas d'aile ($c_b$), a longueur de l'aile supérieure ($l_t$), a longueur de l'aile inférieure ($l_b$) et a vitesse par rapport au milieu ($v$), se trouve dans
| $ F_L = \rho L ( c_b l_b - c_t l_t ) v ^2$ |
Si nous considérons a surface génératrice de portance ($S_w$), défini par a envergure des ailes ($L$), a longueur de l'aile supérieure ($l_t$) et a longueur de l'aile inférieure ($l_b$),
| $ S_w = \displaystyle\frac{1}{2} L ( l_t + l_b )$ |
et pour le coefficient de portance ($C_L$), défini comme
| $ C_L = 4\displaystyle\frac{ c_t l_t - c_b l_b }{ l_t + l_b }$ |
nous obtenons
| $ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$ |
ID:(4417, 0)
Constante de levage
Équation
À partir de mesures, il est conclu que le coefficient de portance $C_L$ est proportionnel à l'angle d\'attaque $\alpha$:
| $ C_L = c \alpha $ |
Après un certain angle, la courbe diminue jusqu\'à atteindre zéro. Cela est dû au fait que au-delà de cet angle critique, les tourbillons recouvrent entièrement la surface supérieure de l\'aile, ce qui entraîne une perte de portance. Ce phénomène est appelé \"décrochage\" ou \"décrochage aérodynamique\".
ID:(4441, 0)
Coefficient d'équilibre de portance
Équation
La condition pour atteindre le vol est remplie lorsque a force de levage ($F_L$) est égal au poids de l'aéronef ou de l'oiseau, calculé à partir de a masse de l\'objet ($m$) et a accélération gravitationnelle ($g$). Cela est réalisé avec des valeurs suffisantes de vitesse par rapport au milieu ($v$), a surface génératrice de portance ($S_w$), et le coefficient de portance ($C_L$), ce dernier coefficient étant le facteur ajustable. Dans le cas des aéronefs, les pilotes peuvent modifier la valeur de le coefficient de portance ($C_L$) en utilisant les volets, dont la valeur doit satisfaire à :
| $ C_L =\displaystyle\frac{2 m g }{ \rho S_w }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$ |
A force de levage ($F_L$) avec a densité ($\rho$), a surface génératrice de portance ($S_w$), le coefficient de portance ($C_L$) et a vitesse par rapport au milieu ($v$) est représenté par
| $ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$ |
ce qui, avec a masse de l\'objet ($m$) et a accélération gravitationnelle ($g$), doit être égal à :
| $ F_g = m g $ |
c'est-à-dire :
$\displaystyle\frac{1}{2}\rho S_wC_Lv^2=mg$
ce qui donne :
| $ C_L =\displaystyle\frac{2 m g }{ \rho S_w }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$ |
Les volets sont ajustés en modifiant l'angle que l'aile forme avec la direction du vol, connu sous le nom d'angle d'attaque.
ID:(4442, 0)
Angle d'attaque
Équation
Étant donné que le coefficient de portance $C_L$ est proportionnel à l'angle d'attaque $\alpha$, on peut calculer l'angle nécessaire pour obtenir une portance suffisante pour une vitesse $v$ donnée :
| $ \alpha =\displaystyle\frac{2 m g }{ c \rho S_w }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$ |
Le coefficient de portance ($C_L$) est calculé avec a masse de l\'objet ($m$), a accélération gravitationnelle ($g$), a surface génératrice de portance ($S_w$), a densité ($\rho$) et a vitesse par rapport au milieu ($v$) comme suit :
| $ C_L =\displaystyle\frac{2 m g }{ \rho S_w }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$ |
Ainsi, avec a constante de proportionnalité du coefficient de portance ($c$) et le accélération maximale ($\alpha$),
| $ C_L = c \alpha $ |
nous obtenons
| $ \alpha =\displaystyle\frac{2 m g }{ c \rho S_w }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$ |
où $m$ est la masse, $g$ est l\'accélération due à la gravité, $\rho$ est la densité du milieu, $S_w$ est la surface de l\'aile et $c$ est la constante de proportionnalité entre le coefficient de portance et l\'angle d\'attaque.
ID:(4443, 0)
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Video
Vidéo: Effet de décrochage