Dièdre (avion)

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Dièdre.
dièdre positif
dièdre négatif

En aéronautique, le dièdre est l'angle formé par le plan de chaque aile et le plan horizontal. Le dièdre peut être positif (ailes vers le haut) ou négatif (ailes vers le bas). Le dièdre peut n'affecter qu'une partie de la voilure, comme sur l'aile typique Jodel, ou sur le F-4 Phantom II.

La valeur du dièdre effectif (sur le plan aérodynamique) est aussi fonction de la position en hauteur de l'aile et de son angle de flèche. Le dièdre nécessaire dépend de la stabilité en lacet (directionnelle), voir « Stabilité spirale » ci-dessous.

Stabilité en roulis[modifier | modifier le code]

Le dièdre d'une aile est souvent présenté comme une condition de la stabilité en roulis.
Statiquement parlant, pour qu'il y ait stabilité, il faut qu'il y ait une condition initiale d'équilibre stable. En aviation, en vol équilibré, la situation d'équilibre initial en roulis est un équilibre instable, contrôlé par le pilote ou par un pilote automatique. Cette instabilité est faible (divergence lente) et n'empêche pas le pilotage manuel; c'est la même chose pour la conduite d'un deux roues, dont l'apprentissage revient à maîtriser l'instabilité en roulis. En aérodynamique, il existe des symboles quantifiant la stabilité en tangage (dCL/da ou CLa) et en lacet (dCn/db ou Cnb), a étant l'angle d'attaque en tangage et b l'angle de lacet, mais il n'existe pas de coefficient de stabilité en roulis. Comme le lacet agit fortement sur le roulis, le coefficient de roulis induit (par le lacet) intervient avec la stabilité directionnelle pour définir la stabilité spirale (voir plus bas), qui n'est pas une stabilité en roulis.

Effet du dièdre sur l'assiette latérale (angle de roulis)[modifier | modifier le code]

Selon que la perturbation de la trajectoire concerne le roulis ou le lacet, un dièdre positif contribue à ramener ou inversement à écarter l'avion de son angle de roulis initial.

  • Perturbation en roulis. Si l'avion s'incline en roulis, la somme de son poids et de la force de portance des ailes l'entraîne dans un mouvement latéral (attaque oblique, angle de lacet non nul). Comme l'avion est incliné, l'angle d'attaque de l'aile basse est plus fort; elle porte plus, cela crée un moment de roulis de sens opposé à l'inclinaison en roulis initiale. A cause du dièdre et de la flèche, l'aile basse a une envergure effective plus grande que celle de l'aile haute; sa traînée induite par la portance est plus petite que celle de l'aile haute. Cette différence de traînée donne un couple en lacet qui génère un roulis induit de sens opposé à l'inclinaison en roulis initiale.
  • Perturbation en lacet. Si l'avion prend du lacet (attaque oblique), l'effet dièdre va générer du roulis induit, d'autant plus fort que le dièdre (et la flèche) sont importants. Dans ce cas le roulis induit écarte l'avion de son angle de roulis initial. C'est l'avion qui a l'effet dièdre le plus faible (avion de voltige : aile médiane, pas de dièdre ni de flèche) qui sera alors le moins dévié de son angle de roulis initial. On pourrait dire "le plus stable en roulis" pour simplifier, ou plutôt le moins instable, mais on vient de voir que cette notion de stabilité "en roulis" ne peut pas s'appliquer.

Dièdre et pilotage en roulis[modifier | modifier le code]

Les mouvements en roulis se combinent avec ceux en lacet : un mouvement sur un de ces axes se traduit par un mouvement induit sur l'autre axe. Cette caractéristique est utilisée pour piloter le roulis des planeurs radio-commandés ("deux axes") qui ne disposent pas d'ailerons :

  • Avion "deux axes", sans ailerons. Pour effectuer un virage équilibré (non dérapé), il est nécessaire d'incliner l'avion. Pour cela on actionne le gouvernail, l'avion se met en biais (en attaque oblique), l'aile avançante reçoit plus d'air que l'aile reculante, elle porte plus, l'avion s'incline. C'est ce que l'on appelle du roulis induit. Cela nécessite un dièdre moyen d'environ 8°.
  • Pour les avions dits "trois axes" équipés d'ailerons, le dièdre est établi de façon à ce qu'une attaque oblique (en lacet) génère un roulis induit ni trop faible (avions de voltige), ni trop fort (avions "deux axes"). Sur un avion de voltige, sans dièdre, il n'y a pratiquement pas de roulis induit par le lacet : les deux axes sont dits "découplés".

Effet dièdre[modifier | modifier le code]

dièdre positif d'un Boeing 737.
dièdre négatif d'un AV-8B Harrier II

La flèche arrière augmente l'effet dièdre (le dièdre effectif); 5 degrés de flèche arrière valent environ 1 degré de dièdre.
La position haute de l'aile augmente également l'effet dièdre. Cela conduit aux valeurs de dièdre suivantes :

  • Aile haute
sans flèche arrière : dièdre faiblement positif ou nul
avec flèche arrière : dièdre négatif de l'ordre de 4 à 6 degrés. (B-52, Galaxy C-5, Antonov An-225, Airbus A400M), AV-8B Harrier II.
  • Aile basse,
sans flèche arrière : dièdre positif, valeur fréquente 4 à 5 degrés
avec flèche arrière : dièdre nul ou faiblement positif

Stabilité spirale[modifier | modifier le code]

C'est l'aptitude de l'avion à corriger de lui-même un défaut ou un excès d'inclinaison en virage. Si l'avion est trop incliné il va glisser latéralement vers l'intérieur du virage :

  • si l'effet dièdre l'emporte sur la stabilité en lacet, l'avion va se redresser;
  • si l'effet dièdre est insuffisant, l'avion va s'incliner en roulis davantage et sous l'effet de la dérive va tourner vers l'intérieur du virage en piquant : c'est le virage engagé. Il faut remettre les ailes à plat puis faire une ressource.

La valeur du dièdre nécessaire dépend donc :

  • de la position de l'aile sur le fuselage,
  • de la flèche des ailes,
  • de la portance transversale du fuselage et de la dérive,
  • de la stabilité directionnelle (surface et bras de levier du plan vertical).

Roulis hollandais[modifier | modifier le code]

Pour faciliter le pilotage par mauvaise visibilité (perte des références visuelles pouvant conduire au virage engagé), les avions de voyage ont toujours une stabilité spirale positive (le dièdre effectif l'emporte sur la stabilité en lacet). Cela se traduit en vol en conditions turbulentes par des oscillations couplées et décalées dans le temps en lacet et roulis : c'est le "roulis hollandais".

Articles connexes[modifier | modifier le code]