TPE : AERODYNAMIQUE
B - Profil d'aile
1) Les différents profils d’ailes
Tout d’abord, avant de parler du profil de l’aile, il faut savoir que la voilure est constituée de deux ailes ancrées sur le fuselage (corps principal d’un avion reliant les ailes). Les ailes génèrent une force aérodynamique portante qui permet la sustentation de l’aéronef (moyen de transport évoluant au sein de l'atmosphère terrestre).
On distingue les ailes en fonction de leur implantation sur fuselage :
- Ailes basses
- Ailes médianes
- Ailes hautes, pour les passagers, cela leur permet d'avoir une meilleure visibilité.
- Ailes parasol, situées au-dessus du fuselage.
L'avion est un assemblage d'éléments qui, lorsqu'ils sont combinés, permettent le vol. Mais l’élément de base qui permet à l’avion de décoller est l’aile. Elle a une forme et un profil qui assurent la sustentation aérodynamique de l’avion, obtenue par la vitesse de déplacement de l’avion dans l’air.
Au cours de son vol, des poids et des pressions vont être appliqués sur l’aile comme vu précédemment. Pour cela, l’aile doit avoir une certaine épaisseur qui est spécifique pour chaque type d’avion. Pour y répondre, il faut alors dessiner des « profils ». Une aile se désigne par son profil, et de ce profil découle le rapport entre ces deux coefficients, celui de la portance et celui de la traînée qui est égal à la finesse que nous avons étudiée dans la partie sur les quatres forces principales.
Donc le « profil » est une coupe verticale de l'aile par rapport à un plan parallèle au plan de symétrie de l'avion.
Nous allons nous intéresser à une coupe d’aile afin d’assimiler le vocabulaire aéronautique qui nous sera utile par la suite :
- Le bord d'attaque correspond au point le plus en avant du profil. C'est à cet endroit que le flux se divise en deux, celui qui passera par l'extrados et celui passant par l'intrados.
- Le bord de fuite correspond au point le plus en arrière du profil. C'est aussi à cet endroit que les filets d'air passant par l'extrados et ceux passant par l'intrados se rejoignent.
- L'extrados est la partie supérieure du profil, comprise entre le bord d'attaque et le bord de fuite. C'est la distance la plus longue du profil.
- L'intrados est la partie inférieure du profil, comprise entre le bord d'attaque et le bord de fuite. Sa distance est moins longue que celle de l'extrados.
- La corde est le segment qui va du bord d'attaque au bord de fuite. La longueur de la corde est une mesure importante, car elle correspond aussi à la longueur du profil.
- La corde moyenne est la ligne formée par la distance moyenne entre l'extrados et l'intrados. Le rapport (f / AB) avec f la flèche et AB la longueur de la corde permet de déterminer si le profil est plus ou moins creux. On parle alors de la Cambrure.
- L'épaisseur est la moyenne de la distance maximale entre l'extrados et l'intrados (mesurée perpendiculairement à la corde).
- L'incidence est l'angle formé entre la corde et la trajectoire des filets d'air. Elle est notée α, comme représentée sur le schéma ci-dessus. Le rapport (Rz / Rx = portance/traînée) dépendant de l’incidence vu dans le grand I permet grâce à une finesse plus élevée de mieux faire voler l’avion.
Aujourd’hui dans le monde de l’aéronautique, nous ne pouvons pas dire qu’il y a un profil d’aile ayant un maximum de portance et un minimum de traînée. On peut compter une infinité de profils avec des caractéristiques techniques différentes. On classe alors les différents types de profils selon leur forme générale en 6 familles :
- Plan convexe : la ligne moyenne de ce profil est une simple courbure avec l’intrados plat et extrados convexe.
- Biconvexe symétrique : la ligne moyenne et la corde du profil d’aile sont toujours confondues dans ce type de profil. C’est-à-dire que l'extrados et l'intrados sont symétriques par rapport à la corde.
- Biconvexe dissymétrique : l'extrados étant plus courbé et l'intrados convexe, ce profil est dissymétrique. De plus, la ligne moyenne est une simple courbure.
- Creux : c’est un profil creux utilisé souvent sur les avions d’aéromodélisme (conception et fabrication de modèles réduits d’avion). Sa ligne moyenne est une courbure avec l’intrados qui est concave et l’extrados convexe.
- Double courbure : ce profil a une la ligne moyenne à double courbure, alternant une courbure positive puis une courbure négative en partant du bord d’attaque.
- Supercritique : ce profil d’aile est prévu pour les vols à vitesse élevée, utilisé pour les avions de ligne principalement. Il possède un extrados relativement plat, un intrados convexe et une épaisseur relative variable.
