Moments aérodynamiques

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Forces[modifier | modifier le code]

Un aéronef en mouvement (un aérodyne) subit et développe des forces :

force de gravité,
force de propulsion,
forces aérodynamiques (qui sont décomposées en portance et traînée).

Ces forces agissent à une certaine distance (bras de levier) par rapport à un point fixé arbitrairement (le centre de gravité, ou le foyer aérodynamique, ou un point situé au quart de la corde moyenne aérodynamique (CMA).

Moments[modifier | modifier le code]

Le produit d'une force par la distance donne un moment.

Selon les trois axes d'étude des mouvements : roulis (x), tangage (y), lacet (z), on aura trois moments :

moment de roulis, avec son coefficient (ne pas confondre avec le CL anglais avec L pour lift = portance)
moment de tangage, avec son coefficient
moment de lacet, avec son coefficient

Variation des moments[modifier | modifier le code]

On étudie la variation des moments en modifiant l'attitude de l'avion sur deux axes principaux :

en incidence : rotation d'un angle α (alpha) sur l'axe de tangage
en dérapage : rotation d'un angle β (béta) sur l'axe de lacet
les angles sont le plus souvent mesurés en radians.
  • effet de l'incidence sur le moment de tangage, stabilité en tangage
On étudie la variation d (pour delta) du moment de tangage dCm en fonction de la variation de l'angle d'incidence dα :
dCm / dα : noté pour simplifier Cmα, dérivée de stabilité en tangage.
une valeur négative de Cmα indique une stabilité en tangage positive, et inversement.
Exemples :
avion conventionnel, Cmα = environ -0.50 à -1.50 (avec α mesuré en radian)
en dérapage, une aile porte plus que l'autre (roulis induit par le lacet). On étudie la variation du moment de roulis dCl en fonction de la variation de l'angle de lacet dβ :
dCl / dβ : noté pour simplifier Clβ, dérivée de couplage lacet-roulis.
une valeur positive élevée de Clβ indique un roulis induit important, et inversement.
Exemples :
planeur "deux axes" (voir stabilité), Clβ = environ xxx (roulis induit important pour la mise en virage)
avion conventionnel, Clβ = environ xxx
avion de voltige, Clβ = xxx (faible roulis induit, peu de couplage lacet-roulis).
  • effet du lacet sur le moment de lacet, stabilité directionnelle
On étudie la variation δ (delta) du moment de lacet Cn en fonction de la variation de l'angle de lacet β :
dCn / dβ : noté pour simplifier Cnβ, dérivée de stabilité en lacet.
une valeur positive élevée de Cnβ indique une stabilité directionnelle importante, et inversement.
Exemples :
avion conventionnel, Cnβ = environ

Convention d'axes et de signes[modifier | modifier le code]

Soit un avion vu en plan, vu du dessus; Dans le mode "géométrique" :

axe X vers l'arrière,
axe Y vers la droite,
axe Z vers le haut.

Tangage[modifier | modifier le code]

  • convention : un moment de tangage à cabrer est positif, un moment à piquer est négatif.
  • équilibre en tangage : la somme des moments doit être nulle. Une aile à profil classique a un Cm négatif; elle fait piquer. Le stabilisateur placé à l'arrière (s'il est déporteur) donne un moment à cabrer : son Cm est positif.

Roulis[modifier | modifier le code]

Lacet[modifier | modifier le code]

  • convention : une rotation ou un moment est positive dans le sens trigonométrique (inverse des aiguilles d'une montre)...

Rotation en lacet de 10° : le nez de l'avion part vers la gauche, l'avion vole en dérapage vers la droite. Son aile droite porte plus, son aile gauche porte moins. à suivre