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Pourquoi un avion vole-t-il ?
Résumé du mémoire
De nos jours, l'aéronautique fait partie de l'un des domaines économiques les plus en croissance, et plusieurs millions de gens ont à ce jour réalisé le rêve de nos ancêtres. L'avion, en un siècle, a acquis une popularité sans limite.
Cependant, sa mécanique de vol demeure relativement obscure. Demandons à un quidam dans la rue : « grâce à quoi un avion vole-t-il ? », il vous répondra simplement : « grâce à ses ailes voyons ! ». Mais pourquoi ? Les mécanismes et phénomènes physiques grâce auxquels un avion peut s'élever dans les airs sont beaucoup plus complexes que l'on pourrait croire. La forme de l'avion et les matériaux qui le constituent sont les caractéristiques principales et essentielles permettant son vol.
L'aérodynamique, c'est à dire la partie de la physique qui traite des phénomènes liés au mouvement relatif des solides par rapport à l'air, est donc une science très importante et omniprésente concernant les caractéristiques et les performances d'un avion.
Grâce à quoi un avion vole-t-il ? Comment doit-il être profilé et constitué pour être performant et pour pouvoir voler efficacement ?
Après avoir présenté les phénomènes physiques permettant à un avion de s'élever dans les airs, nous étudierons les ailes de l'appareil, élément évidemment le plus important de l'avion. Nous tenterons de trouver une solution au problème de la forme de celles-ci, en présentant les différentes solutions adoptables pour permettre ainsi à l'avion d'atteindre des performances optimales. Nous terminerons enfin cette étude en présentant les différents matériaux employés pour la fabrication des avions.
Sommaire du mémoire
- Comment vole un avion ?
- Le vol en palier stabilisé de l'avion
- La portance équilibre le poids
- Traînée et traction hélice (ou réacteur)
- La résultante aérodynamique
- Bilan
- L'aile de l'avion : quelle forme adopter ?
- Généralités
- Le choix du profil
- L'allongement
- Le vrillage
- La flèche
- Le dièdre
- Le modèle parfait : la portance elliptique
- Les matériaux employés pour la fabrication d'un avion
- Les ailes
- Le fuselage
- L'empennage
- Les trains d'atterrissage
- Les réacteurs
- Les câbles
- Les hublots
Extraits du mémoire
[...] Un avion à décollage vertical : le Vanguard Omniplane Aujourd'hui, la conception d'un nouvel avion demande des capitaux énormes : elle est accompagnée la plupart du temps de plusieurs années d'études et de tests, de recherches et de développement, de simulations informatiques, et nécessite la fabrication de multiples maquettes et prototypes, à échelle réduite ou taille réelle, pour pouvoir obtenir l'avion ayant le meilleur rapport performances/prix. C'est à ce prix que des millions de passagers peuvent voyager chaque à année dans les airs à travers le monde, plus rapidement, plus économiquement, et en sécurité, grâce à une flotte aérienne évoluant sans cesse et de plus en plus performante. [...]
[...] II ) Comment vole un avion ? 1. le vol en palier stabilisé de l'avion. En vol en palier stabilisé, c'est a dire quand le cap, l'altitude et la vitesse de l'avion sont constants, l'avion est soumis à trois forces qui s'équilibrent : son poids ; la traction de l'hélice ou du réacteur ; la résultante aérodynamique, conséquence de l'action du vent relatif sur la surface extérieure de l'avion. Les deux composantes principales de la résultante aérodynamique sont : la traînée, opposée à la vitesse, qui est équilibrée par la traction de l?hélice ou du réacteur ; la portance, normale à la précédente, qui dans ce cas équilibre le poids. [...]
[...] Pour une aile trapézoïdale on a par exemple : On constate après observation que lorsque l'allongement augmente, la traînée diminue (c'est pourquoi les planeurs possèdent des ailes très longues et très étroites). L'aile devrait donc avoir l'allongement le plus grand possible pour limiter au maximum la traînée et être plus performante. Mais ces considérations de traînée ne doivent cependant pas être les seules à intervenir pour la détermination de l'allongement ; en effet, si pour une envergure donnée, on augmente l'allongement, on réduit la corde donc la largeur de l'aile, donc sa résistance. [...]
[...] Le planeur (non motorisé) peut effectuer un vol en descente à vitesse constante. De la même façon, si on maintient la vitesse, alors que la traction est inférieure à la traînée, l'avion descend, et, a contrario, si la traction est supérieure à la traînée, l'avion monte. En résumé, un excédent de traction (par rapport à la traînée) se traduit nécessairement par une montée ou une accélération ; inversement, un déficit de traction se traduit par une descente ou une décélération la résultante aérodynamique Des expressions de la portance et de la traînée on peut déduire l'expression de la résultante aérodynamique somme vectorielle de ces deux forces est en Newtons). [...]
[...] Quelques exemples de Cx . Grâce aux données calculées grâce au programme FoilSim II nous pouvons tracer la courbe représentant l'évolution du coefficient de traînée Cx d'une aile d'avion (exemple de celle d'un monomoteur léger) en fonction de l'incidence ( : Evolution du coefficient de traînée Cx en fonction de l'incidence ( On remarquera que le coefficient de traînée, et donc la traînée sont : - minimaux lorsque l'incidence est nulle, c'est à dire quand l'aile est horizontale ; - maximaux lorsque l'incidence est égale à c'est à dire quand l'aile est verticale. [...]
À propos de l'auteur
Maxime H.Etudiant- Niveau
- Avancé
- Etude suivie
- mathématiques
- Ecole, université
- Ecole...
Descriptif du mémoire
- Date de publication
- 2005-12-11
- Date de mise à jour
- 2005-12-11
- Langue
- français
- Format
- Word
- Type
- mémoire
- Nombre de pages
- 32 pages
- Niveau
- avancé
- Téléchargé
- 17 fois
- Validé par
- le comité de lecture
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