TPE : AERODYNAMIQUE
C - Structure de l'aile
1) Structure de l’aile : extérieure
Cette partie concerne la technique de l’avion. Cela va vous permettre de connaître le vocabulaire approprié concernant l’aile plus particulièrement. Celui-ci vous permettra de situer plus facilement tel ou tel élément mécanique sur l’appareil.
Avant de parler de la structure de l’aile plus précisément, il faut savoir que l'aile d'un avion possède une surface importante appelée surface alaire. Cette surface est celle reliant les ailes à travers le fuselage. C’est une notion importante qui intervient dans les capacités aérodynamiques de l'avion, notamment celle de la portance de l’avion.
En effet, l’allongement sera défini par les ingénieurs selon les besoins de l’avion. Car plus il est élevé et moins l’avion est manœuvrable. En effet, les ingénieurs préféreront adopter un profil à fort allongement pour les avions de ligne allant moins vite conférant une finesse plus élevée. Ils préféreront, pour les avions de voltige et les avions de chasse, un profil d’aile à faible allongement, afin d’aller plus vite et d'être capable de réaliser des manœuvres complexes. Cela augmente cependant leur vitesse de décrochage qui correspond à une perte de portance due à un angle d’incidence trop important risquant la perte de contrôle de l‘avion. Pour y remédier, on y ajoutera des dispositifs hypersustentateurs.
Nous allons maintenant nous intéresser à la structure de l’aile. Tout d’abord, voici un schéma de la structure de l’avion au premier plan, vu de l’extérieur :
Surface
alaire
Les gouvernes : elles ont pour rôle de permettre l’exécution des évolutions de l’avion autour du centre de gravité selon trois axes théoriques liés à l’avion.
a) La gouverne de direction commande la rotation de l’avion autour de l’axe des lacets. On contrôle ainsi la symétrie de l’écoulement de l’air. Ces ordres sont transmis par des palonniers (deux pédales contrôlées par le pilote).
b) Les ailerons commandent la rotation de l’avion autour de l’axe des roulis. On contrôle ainsi l’inclinaison et par conséquent l’équilibre latéral. Ces ordres sont transmis par des mouvements à droite ou à gauche du manche (ou du volant).
c) Les gouvernes de profondeur commandent la rotation de l’avion autour de l’axe de tangage. On contrôle ainsi l’assiette longitudinale (à piquer ou cambrer) et par conséquent l‘équilibre longitudinal. Ces ordres sont transmis par des mouvements arrière ou avant du manche (ou du volant).
Les empennages : ce sont les surfaces aérodynamiques fixes de stabilisation.
On distingue :
- la dérive qui assure une stabilisation autour de l’axe des lacets ;
- l'empennage horizontal (ou plan fixe arrière) qui assure une stabilisation longitudinale.
2) Structure de l’aile : intérieure
La structure de l’aile permet d’élaborer un volume de forme bien défini et ayant un minimum de matière. Ceci afin que l'aile puisse posséder une masse relativement faible par rapport à son volume et ainsi qu’elle soit principalement remplie d'air. En effet, on remarque que la structure d'une aile est creuse. Le revêtement est soutenu par les nervures, elles-mêmes tenues en place par les longerons. Les nervures et longerons comprennent beaucoup de cavités afin de les alléger le plus possible. La structure est parfaitement construite pour garantir la solidité de l'ensemble comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous.
La structure de l’aile a été conçue pour que chaque constituant occupe une fonction bien précise :
- les nervures donnent à l'aile une forme très spécifique : le profil et les nervures transmettent les efforts aux longerons ;
- les longerons sont les pièces les plus solides d'une aile. Elles absorbent les efforts de flexion et torsion ;
- revêtement : transmet les efforts aux nervures et longerons.
De plus, toutes les parties ont été imaginées et construites pour qu’elles soient toujours attachées et reliées à une autre partie. En effet, nous pouvons constater que le fuselage de l'avion a été conçu de la plus légère des manières avec les longerons qui soutiennent les couples, qui soutiennent les lisses qui sont les fines barres parallèles aux longerons qui soutiennent, quant à elles, le revêtement.
L’aile a été fabriquée de manière à ce qu’elle possède une meilleure fluidité et pénétration dans l’air grâce à ses nombreuses cavités présentes dans les couples permettant d’alléger l’avion tout en réduisant sa résistance à l’air.
Cette forme aérodynamique du nez de l’avion permet de réaliser cette demande.
