Est-ce que plus de portance est toujours mieux?

Mischa Alff

Est-ce que plus de portance est toujours mieux?


Dans le domaine des aéronefs, et plus particulièrement du vol propulsé, existe-t-il un cas où vous ne voudriez pas que le profil aérodynamique soit utilisé pour générer autant de portance (et aussi peu de traînée) que possible avec un angle d’attaque nul?

J’écris un algorithme génétique qui sélectionne le meilleur profil aérodynamique pour l’environnement requis. J’ai essayé de visualiser la sortie, en me posant cette question. Étant donné que le coefficient de portance est connu au moment de la création du profil aérodynamique (j’utilise l’équation de profil aérodynamique asymétrique à 4 chiffres de NACA), ou à tout le moins peut être stocké dans un tableau, simulant les performances de chaque profil aérodynamique rencontré dans l’algorithme peut être un gaspillage, et vous pouvez simplement interroger le tableau pour le meilleur profil aérodynamique compte tenu de certaines variables.

J’ai pensé que peut-être avoir trop de portance à un angle d’attaque de 0 ° pourrait déchirer le cadre pneumatique, ou du moins le rendre très instable et créer des vibrations indésirables (ou arracher les ailes), mais je j’aimerais savoir s’il y a d’autres raisons.

Merci d’avance.

Réponses


 tpg2114

Il y a deux aspects, dont vous avez fait allusion au premier. Si vous avez beaucoup plus de portance que nécessaire, ce que vous avez conçu a été trop conçu. Et une ingénierie excessive signifie un gaspillage d’argent. Par exemple, des ailes plus grandes génèrent plus de portance mais pèsent plus et nécessitent plus de structure pour tenir ensemble. Cela coûte des matériaux, ce qui coûte de l’argent. Donc, vous ne voulez pas simplement faire quelque chose d’aussi grand que possible – vous voulez qu’il soit aussi grand que nécessaire pour remplir le rôle que vous avez en tête.

L’autre problème est d’ordre physique. La traînée induite par la portance est la traînée qui se produit en raison de la portance générée par un corps. À mesure que vous obtenez plus de portance, vous créez également plus de traînée par conception. Cela signifie que vous avez besoin de moteurs plus gros. Les moteurs plus gros pèsent plus, entraînent plus de traînée et coûtent plus cher. Tout cela est négatif si vous n’avez pas besoin de beaucoup d’ascenseur.

Yandle

Je voulais juste ajouter que la traînée induite est un effet 3D, elle ne peut pas être prise en compte si l’OP est uniquement intéressé à faire une analyse de profil aérodynamique 2D qui suppose une aile de longueur infinie (bien que cela soit très important dans la pratique).

tpg2114

@Yandle J’ai pris la question pour de vrais problèmes 3D, car le seul danger possible répertorié est de « déchirer la cellule », ce qui ne serait pas un problème si l’on ne considérait que la 2D. Je peux me tromper cependant, je voulais juste ajouter un peu de matière à réflexion!

Mischa Alff

Bien que je simule des profils 2D, je demandais dans un cas général. Je voulais juste vérifier qu’il y avait un but en écrivant « le meilleur algorithme » pour trouver le meilleur profil aérodynamique. Je n’ai pas encore 15 points, mais cette réponse a satisfait ma question. Je sais maintenant comment paramétrer mon algorithme. Merci.


 Floris

Un exemple auquel je peux penser:

Les avions acrobatiques veulent un profil aérodynamique symétrique pour pouvoir voler aussi bien à l’envers. Leur portance est entièrement due à l’angle d’attaque.


 Mike Dunlavey

Vous n’avez pas à vous soucier d’arracher les ailes. Cela peut arriver avec n’importe quel avion, avec un angle d’attaque suffisant et / ou une vitesse suffisante. La façon dont les avions volent est en ajustant l’angle d’attaque afin d’obtenir la quantité de portance qu’ils désirent.

En vol rectiligne et en palier, ils ne soulèvent que 1G (par définition). Lors de manœuvres acrobatiques violentes, ils peuvent tirer jusqu’à 12G, mais dans un avion simple comme un Cessna 172, tirer plus que 4G « annulera la garantie ».

L’avantage de maximiser le rapport L / D est plus d’efficacité. Par exemple, la Mustang P-51 a été conçue avec des ailes à flux laminaire (voir Wikipedia ) pour obtenir une portée plus longue.

Mais L / D n’est pas tout. Le P-51 était connu pour avoir un décrochage soudain, en raison de l’aile à flux laminaire. C’est un problème de sécurité à basse altitude.

Veuillez lire ce site . Il est facile à lire et précis.


 ja72

Je pense que c’est plus une question de contrôle que de

L /

rapport. Par exemple, vous ne voulez pas avoir à « rogner » pour naviguer à des vitesses normales. Vous voulez qu’un avion vole autant que possible, à moins que ce ne soit un avion militaire quand vous voulez le contraire. Vous voulez que l’avion soit imprenable afin d’accélérer les manœuvres.


 Yandle

Trop de portance peut être mauvaise si votre avion n’a pas la capacité structurelle de le supporter. J’ai eu une fois un planeur que j’ai construit à pression au milieu du corps à cause de cela.

En général, vous voulez toujours maximiser votre rapport portance / traînée, car il s’agit d’une mesure d’efficacité. Du haut de ma tête, si votre avion ne nécessite pas de portance très élevée et que votre système de propulsion ne peut pas surmonter la traînée supplémentaire pour fonctionner à une certaine vitesse, vous pourriez être enclin à utiliser un profil aérodynamique avec un Cl / Cd inférieur si ce profil aérodynamique donne vous une valeur inférieure de Cd. Je suis sûr qu’il y a d’autres raisons pour lesquelles une personne plus familière avec ce sujet peut s’ajouter.

Cependant, vous souhaitez toujours simuler les performances d’un profil aérodynamique pour chaque nouvelle conception, car elles doivent être analysées au cas par cas en fonction des exigences de conception. Certains profils aérodynamiques sont optimaux pour les planeurs et d’autres pour les avions motorisés. Il y a d’autres considérations (contrôles, performances, séparation de débit, etc.) qui peuvent dicter le profil aérodynamique que vous choisissez. Certains profils aérodynamiques sont conçus pour un faible Re et d’autres pour un Re élevé, certains sont bons pour une certaine gamme de Re. Le Cl / Cd est également une fonction importante de l’angle d’attaque. La conception de votre aile peut dicter le profil aérodynamique le plus approprié, etc. etc. Il existe également des considérations 3D et pratiques pour une conception réelle.

Voici une belle base de données que j’ai utilisée de différents profils aérodynamiques si vous êtes intéressé par eux: http://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.html

 

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