Etude du profil d'une aile d'avion

TP4 – Mécanique des Fluides

Aerodynamique

1. Objectif du TP

Nous allons aujourd’hui étudier une aile d’avion en soufflerie avec utilisation d’une balance aérodynamique.

1. Principes

Nous allons pour cela…         mesurer les pressions locales sur deux profils d’aile d’avion.

        étudier l’influence de la vitesse sur les coefficients Cp , Cz , ainsi la portance P.

        étudier l’influence de la présence, ou non, de volets sur l’aile d’un avion.

1. Matériel utilisé :

• Soufflerie avec vitesse d’aspiration maximum de 45 m/s soit 162 km/h
• Tube de Pitot
• Balance aérodynamique EI 450
• 2 profils d’aile NACA 23012 de faible courbure et faible épaisseur

1. THEORIE

1. Portance

La portance est une force qui s’oppose au poids de l’avion et qui l’empêche de tomber en chute libre.

C’est une force perpendiculaire à la direction de l’air. Son expression est :

P= ½ ρ V² S Cz

ρ = masse volumique du fluide

V = vitesse de l’avion

S = surface de l’aile = L * l

Cz = coefficient de portance

1. Trainée

La trainée est une force aérodynamique qui s’oppose à la propulsion du moteur de l’avion. Elle résulte de l’interaction de l’avion et de l’air.

C’est une force parallèle à la direction de l’air. Son expression est :

T= ½ ρ V² S Cx

Cx = coefficient de traînée

Les coefficients Cz et Cx sont fonction de la forme de l’aile, de la rugosité du matériau dont est constituée l’aile et de la viscosité du fluide.

1. Tube de Pitot

[pic 1][pic 2]

[pic 3][pic 4]

[pic 5][pic 6]

[pic 7][pic 8]

La prise de pression située à l’avant du tube mesure la pression totale du fluide.

La prise de pression située sur le côté mesure la pression statique.

En mesurant la différence des 2 pressions (tube en U), on peut accéder à la pression dynamique 1/2ρV2 et donc à la vitesse du fluide :

V= 4 √(dH) en m/s

dH = différence de hauteur d’eau mesurée en mm d’eau

QUESTION A : Démonstration de la formule précédente :

1. MANIPULATION AVEC L’AILE 1

Nous installons l’aile 1, équipée de 16 tuyaux permettant de relever les pressions locales, en partie gauche de la veine de mesures.

On fixera pour cette aile une incidence de 5°.

Schéma de l’expérience :

1. Etude de la portance

[pic 9]Le profil d’aile à étudier est un profil instrumenté de 16 prises de pression dont les emplacements sont précisés ci-dessous :

Au niveau de l’extrados :

Au niveau de l’intrados :

Les valeurs de x et de z sont données en 

Nous alimentons la centrale de mesure en 12V continus. Cette centrale nous permet de mesurer successivement les 8 pressions de l’extrados puis de l’intrados.

Pour la position 4 du variateur de vitesse de la soufflerie, nous pouvons mesurons la valeur de la pression dynamique dH (en mm d’eau) de l’écoulement, à l’aide du tube de Pitot, et des 2 prises de pressions reliées au tube en U. Nous trouvons :

dH =

Nous pouvons en déduire la vitesse d’écoulement de l’air :

En reliant seulement la deuxième prise de pression du Pitot à l’un des bras du manomètre à eau, nous pourrons trouver la valeur de la pression statique pS relative  (en mm d’eau). Nous trouvons :

...