TPE
Aviation
Par Julien BROCHIER, Léo CHELY et Valentin LASICA
Les composants de l'avion
Présentation générale des différentes parties
On peut distinguer deux grandes parties de l'avion:
-la partie centrale constituée du fuselage, de l'hélice, de l'habitacle, des trains d'aterrissage et des volets directionnels arrières.
-les ailes avec les volets latéraux.
Parmi tous ces composants, certains seront irréalisables pour des raisons que nous allons vous démontrer.
Le moteur
En aviation, différents types de moteurs sont utilisés pour permettre la propulsion de l'appareil. Nous allons voir si l'un d'entre eux peut correspondre à notre matériau, le verre.
Il existe:
-les turboréacteurs: ils sont utilisés généralement pour des avions massifs et puissants tels que les avions militaires et de commerce. Ils nécessitent des matériaux supportant des hautes températures et des pressions élevées. En effet, sa température peut atteindre jusqu'à 2000°C alors que le verre a une température de fusion de 1400°C.
-les moteurs à pistons: plutôt destinés aux petits appareils, ils sont extrêment fiables et moins coûteux que les turboréacteurs en carburant pour des appareils de faibles puissances (<600 ch).Ils génèrent aussi de la chaleur et de la pression, comme les turboréacteurs.
Fonctionnement du moteur à piston
Les trains d'atterissage
Les trains d'atterissages peuvent être fixes ou escamotables. Ils sont constitués d'une roue, d'un verrin, d'une jambe et d'un amortisseur. Il sera bien entendu impossible de faire ces composants en verre car les chocs à l'atterissage seraient trop importants et les roues risquent de se briser. En effet le verre, soumis à une force brusque, cassera sans même donner de signes précurseurs.
Les composants électroniques
Un avion possède des composants
électroniques : tabeau de bord,
commande des ailerons et des
hélices... et donc des circuits
électriques. On peut donc se poser
la question de la conductibilité du
verre. Peut-on faire les circuits
électriques en verre? Dans ce cas il
faudrait veiller à ce que le courant
ne se répande pas dans tout l'avion
(isolation grâce à des gaines). Pour
cela il faudrait mesurer la conductivité
ou la résistance électrique du verre.
Nous allons donc réaliser une expérience . Nous cherchons d’abord les informations nécessaires. Une première recherche nous informe que celle-ci peut être obtenue en mesurant l’intensité d’un courant appliqué à une des extrémités du matériau et en y soustrayant l’intensité du courant à l’autre extrémité. Une deuxième recherche nous confirme ces informations mais nous indique que cela permet de mesurer la résistance de l’échantillon de verre utilisé pour l’expérience. Pour obtenir la résistivité du verre il faut prendre en compte les dimensions de l’échantillon.
Ainsi, dans le cas d'un cylindre (bâtonnet) de verre : Re = R.A / l
R est la résistance en ohms (Ω), A est l’aire de la base en m² et l est la longueur en m du cylindre. Ainsi Re est la résistivité en ohms.m (ohms.m²/m = ohms.m).
Expérience :
Matériel : -Cylindre (bâton) en verre
-générateur
-de quoi mesurer (avec un ohmmètre ou un multimètre)
Nous mesurons d'abord les dimensions de l'échantillon celui-ci mesure 25cm
de hauteur et 0,5cm de diamètre. Théoriquement son volume devrait être
V=r².h.π = (0,5/2)².25.π = 1,5625π = 4,91cm³
Mais nous avons un doute à propos de l'échantillon de verre qui nous a été
fourni. Nous avons l'impression que celui-ci est creux. Pour résoudre ce
problème nous décidons de mesurer le volume de l'échantillon de verre d'une
deuxième manière. Nous allons nous servir de la masse volumique du verre et
de la masse de l'échantillon pour trouver le volume.
A l'aide d'une balance nous pesons l'échantillon. Celui-ci a un masse de 16,5g.
La masse volumique du verre est de 2530kg/m³ donc 2530g/L.
Ainsi sachant que p = m/V et donc V = m/p
alors V = 16,5 / 2530 = 6,5.10³ L = 6,5 cm³
Le cylindre de verre n'est donc pas creux.
Nous mesurons ensuite la résistance de l'échantillon grâce à un multimètre.
Comme vous pouvez le voir sur la vidéo ci-contre, le multimètre n'arrive pas à
la déterminer car elle est trop élevée. La capacité maximale de l'appareil étant
de 20*10⁶ Ω, la résistance du verre lui sera supérieure
Il faut pour celà utiliser la relation Pe = R.A / l
Ainsi la résistivité de l'échantillon Pe> (20*10⁶* (5/2)²*π) / 0,25
Pe> 1,5 *10⁹ Ω.mm²/m ce qui est égal à 1,5 * 10³ Ω/m
Grâce à une recherche, on trouve que la résistivité du cuivre est de 17*10⁻⁹Ω/m, ce qui est nettement inférieur à la valeur minimale que l'on a calculé pour le verre. On peut donc en conclure que le verre serait inutile dans les circuits électriques de l'avion puisqu'il ne laisse presque pas passer l'électricité.
