TPE
Aviation
Par Julien BROCHIER, Léo CHELY et Valentin LASICA
La portance
La portance est une force qui est due à la forme de l'aile qui permet à l'air de circuler plus rapidemment sur la partie supérieure de l'aile (extrados). Ainsi, Il y a une dépression sur l'extrados et une supression sous l'aile (au niveau de l'intrados). Elle permet à l'avion de s'élever et de touner: en s'inclinant, la portance agit en déplaçant l'avion vers le côté, ce qui le fait virer.
Cette dépression peut s'expliquer par plusieurs lois physiques:
-le théorème de Bernoulli: plus la vitesse du fluide (ici l'air) augmente, plus la pression diminue, créant ainsi la dépression. L'aéronef est "aspiré" vers le haut ce qui lui permet de voler.
-la troisième lois de Newton: « Tout corps A (l'aile) exerçant une force sur un corps B (l'air) subit une force d'intensité égale, de même direction mais de sens opposé, exercée par le corps B ». L'aile dévie l'air vers le bas, elle subit donc une force opposé à ce mouvement l'attirant donc vers le haut.
Nous vous proposons également un modèle que nous avons réalisé pour la portance:
Pour que la portance s'exerce, il faut avoir atteint une vitesse suffisante par rapport au vent relatif (l'air qui s'oppose à l'avion). Si la vitesse n'est pas assez importante, l'air ne s'écoule plus de façon optimum et il y a des turbulences. Dans ce cas, il y a risque de décrochage et l'avion peut tomber et s'écraser.
On calcule la portance à l'aide de la même relation que la traînée, seul le coefficient (Cz) change:
Po= (1/2)⋅ρ . S . Cz . V²
Nous reprenons donc toutes les données déjà calculées et nous
appliquons la formule.
-ρ(air)= 0,8 kg.m⁻³
-S = 16,2m²
-V² =210² =44100
- 0,003<Cz<0,007 ( comme pour le Cx, il se situe dans un encadrement
mais doit être déterminé expérimentalement)
Po= (1/2)⋅ρ . S . Cz . V²
Po= 0,8 * 16,2 * Cz * 44100
1714N<Po<4000N
Cette force s'exerce sur la suface ailaire S. On peut voir si le verre supportera cette force en calculant la pression qu'elle crée sur les ailes.
La pression est le rapport force/surface:
1714/16,2<Pression sur l'aile< 4000/16,2
106N/m²<Pression sur l'aile<246N/m²
106 hPa<Pression sur l'aile < 246 hPa < Pression supportable par le verre (9,81*10⁶ hPa)
Le verre peut donc résister à la force qu'exerce la portance sur les ailes.