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Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)

01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 1

Module mécanique du vol

Formation théorique

pour la Licence de Pilote Privé Avion (PPL)

AVERTISSEMENT

Les figures sont tirées des ouvrages suivants :

Manuel du pilote privé - vol à vue – SFACT,

Connaissance de l’avion léger - la technique du vol – par A. Hémond,

Technique élémentaire du vol – par E. et R. Belliard, A. Maldant, G. Salomon.



DESCRIPTION DE L’AVIONVue de dessus

Ailerons

Volets

CompensateurGouverne de profondeur(Monobloque)

Saumon d’aileAile

Bord d’attaque

Bord de fuite

Capot moteur



DESCRIPTION DE L’AVIONVue latérale

Dérive verticale

Gouverne de directionHabitacle

VerrièreHélice

Casserole d’hélice

Compensateur

Fuselage

Roulette de nez Train principal

Train d’atterrissage



LA PROFONDEURGouverne de direction

Plan fixe vertical

Plan fixe horizontal

Gouverne de profondeur

Gouverne de profondeur monobloc(entièrement mobile)



LA SURFACE DE L’AILE



CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DE L’AILE

Envergure

Profo

ndeur

(corde)

Bord de fuite

Bord d’attaque



L’ALLONGEMENT DE L’AILE

l

Envergure (b)

l2

l1

lm

L'allongement est le rapport entre l'envergure et la profondeur moyenne

Allongement = b

l

Allongement = b

lm



LE DIEDRE DE L’AILE

DièdreDièdre



L’AILE PAR RAPPORT AU FUSELAGE

Aile haute haubanée Aile haute cantilever

Aile médiane cantilever Aile basse cantilever



LA FLECHE DE L’AILE

Flèch

e

Flèch

e



LE PROFIL DE L’AILE



FORCES APPLIQUEES A L’AVION

Portance

Traction

Poids

Traînée



LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 1/3

VRVR

Résultanteaérodynamique

Traînée

Portance




La résultante aérodynamique est fonction de plusieurs paramètres

Paramètres subi : masse volumique de l'air, la surface alaire, courbe de profil, l'allongement, l'état de surface de l'aile.

Paramètres pilote : vitesse, Incidence

Pour la formule:

-Cz coefficient de portance

-Pz portance

Formule de la portance : Pz = ½ SV² Cz




La réaction de l’eau s’oppose au poids de l’aquaplane qui se maintient ainsi à la surface



LA VITESSE

V

R

V x 2

R x 4

La résultante aérodynamique est proportionnelle au carré de la vitesse



L’INCIDENCE

VAngle d'incidence

Angle d’incidence

Axe de l’avion



L’ANGLE D’INCIDENCE

Corde du profil Extrados

IntradosCalage de l’aile

L’angle formé entre le vent relatif et la corde de profil s’appelle l’angle d’incidence

Axe longitudinal// Axe longitudinal

Angle de calage

Incidence fuselage

Incidence

Corde de profil

Vent relatif



LES COMMANDES DE VOL

Palonnier

Gouverne de direction

On peut l’utiliser latéralement de gauche à droite.Il commande alors les ailerons

Gouverne de profondeur

Manche

Aileron gauche

Aileron droitCommande d’ailerons

Manche



L’ASSIETTE = Pente + IncidencePOSITIO

N 1

Position 2



L’INCIDENCE

Vent

Relatif

PALIER

1

CABRE

Position 1

2

PIQUE

Position 2



RELATION VITESSE INCIDENCECAS DU VOL EN PALIER

Vent

Relatif

Po

rtan

ce

con

stan

te Portance

Due à la vitesse

Due à la portance

Vitesse moyenneIncidence moyenne

Vitesse forteIncidence faible

Vitesse faibleIncidence forte



PORTANCELES EFFETS SUR LE PROFIL



RELATION INCIDENCE VITESSEPortance

Poids

Vitesse de décrochage

1

Vitesse de croisière

2

Vitesse limite

3



DIAGRAMME DES FORCES

VR

Résultante aérodynamique

Traînée

Portance Résultante aérodynamique

Traînée

Portance

Cas du vol en palier rectiligne stabilisé

FoyerFoyer

VR



CAS DU VOL EN MONTEE OU EN DESCENTE 1/2

En général, pour garder l’avion sur une trajectoire à pente constante, une diminution de vitesse nécessite une variation d’assiette à cabrer



CAS DU VOL EN MONTEE OU EN DESCENTE 2/2

CAS DU VOL EN MONTEE CAS DU VOL EN DESCENTEVR

VR

VR

Vitesse forte

Vitesse moyenne

Vitesse faible

VR

VR

VR



PORTANCE ET VENT RELATIF

La portance est perpendiculaire au vent relatif

Vent relatif

Portance

Trainée



VOL EN MONTEE

Départ Décélération

Vitesse stable Après correction

Portance

TrainéeTraction

poids

Portance

Trainée +composante poids

Traction

poids

P



VOL EN DESCENTE

P

Portance

Traction +

Composante

poids

CG

Trainée

poids

Résultante aérodynamique

Trainée

Portance

Les 2 composantes du poids



VOL EN VIRAGE

Influence de l’inclinaison

Composante verticale de la portance

Portance totale

Composante horizontale de la

portance

Décomposition de la portance

Composante verticale de la portance

Poids

Composante horizontale de la

portance

Équilibre des forces en virage

Portance

Poids

Vol en palier àinclinaison nulle

Poids

Portance

Pour virer, on incline la portance

Portance = poids

Portance = 2 x poids





COURBES DE PUISSANCE

1 2Hélice à calage fixe

1 + 2

2ème Régime 1er Régime

1,45 vitesse de décrochage



LA FINESSE

La finesse varie en fonction de l’incidence de l’aile, Lorsque l’incidence est optimum, on dit que la vitesse est

maximum. La distance de planée est maximum, La formule de la finesse maximum est F = Cz /Cx

PORTANCE Distance horizontale parcourue

TRAINEE Hauteur de départ

=FINESSE =



Définition CZ et CX

Cz traduit l’aptitude du volume (aile d’avion) à transformer en portance les pressions exercées sur lui par les tubes de courant qui le contournent.

Cx est le coefficient de défault résiduel, générateur de traînée, qui accompagne cette transformation.



MECANISME DU BADINTube de Pitôt

Capsule Anéroide

P. Totale

P. Totale

P. Statique

Prises Statiques



L’EQUILIBRE DE L’AVIONPortance

Trajectoire

Force de l’empennage

Poids

Rz

P

Portance

Trajectoire

Force de l’empennage

Poids



L’ANEMOMETRE 1/2

VITESSE AIR Badin :

Nœud (knot) 1,852 km/h, kilomètre par heure (km/h), mile per hour (Mph) 1,609 km/h

Mesure l'écart :1. Entre la pression totale (par le tube Pitot)2. Et la pression statique (prise statique)



L’ANEMOMETRE 2/2

ARC VERT : Plage de vitesse d'utilisation normale

Vitesse mini : VS1 > Vitesse de décrochage en configuration lisse (sans volet)

Vitesse maxi : VNO

ARC JAUNE : Plage de vitesse interdite en atmosphère turbulente

Vitesse mini : VNO

Vitesse maxi : VNE

ARC BLANC : Plage de vitesse normale en configuration atterrissage

Vitesse mini : VSO > vitesse de décrochage en configuration atterrissage,

Vitesse maxi : VFE > vitesse maximale d'utilisation des volets

TRAIT ROUGE : Vitesse à ne jamais dépasser

Vitesse maxi : VNE

CAS PARTICULIERS

VFF : Vitesse maximale de manœuvre des volets (rare sur les petits avions),

VLE : Vitesse d'utilisation avec le train sorti,

VLL : Vitesse maximale de manœuvre du train,

etc....

VA : Vitesse maximum de braquage des gouvernes



VITESSES UTILES

MARGES DE SECURITE 1,3 VS > vitesse de décrochage

majorée de 30%(généralement utilisé en approche finale),

1,45 VS > vitesse de décrochage majorée de 45%, (vitesse qui garantie que l'on reste au dessus de la vitesse de décrochage à 37° d'inclinaison)

(généralement utilisé en approche étape de base),

VITESSE VRAIEDifférence entre votre vitesse lue et votre

vitesse air réelle Vp. erreur d'instrument (négligeable), erreur due à la compressibilité de l'air

(négligeable), erreur due à la variation de densité de

l'air (négligeable dans les basses couches).+ 1% par tranche de 600 ft. Au dessus de la surface 1013 hPa.

+ CHAUD + PLUS HAUT + PLUS VITE



L’ALTIMETREALTITUDE à partir d'une référence de pression

atmosphérique. Principe du baromètre. 1 hPa = 28 ft. (dans les basses couches).

QNH : altitude topographique du terrain.

(en vol l'indication vous donne approximativementvotre altitude / niveau de la mer)

QFE : information de hauteur / votre aérodrome.

QNE : calage 1013hPa.

LE QNH DOIT ETRE "RECALE"

Pression de référence

Index fixe

Fenêtre

Bouton de réglage



ALTIMETRIE

Hauteur 700 ft

1002

1002QNH

Altitude topographique 700 ft

QNH

Hauteur par rapport au relief2500 – 700 = 1800 ft

Valeur lue sur l’altimètre 2500 ft (altitude)

Valeur lue sur la carte 700 ft



INFLUENCE DE LA PRESSION

QFE

150

0 f

t

1013

190

0 f

t

QNH

220

0 f

t15°C

150

0 f

t

°0 C

150

0 f

t

30°C

150

0 f

t



LE VARIOMETRE

VITESSE VERTICALE - Vz Vario Principe de la variation de pression instantanée. ft/min (parfois en mètre par seconde). 1 m/s environ 200 ft/mn. Instrument possédant une certaine inertie



LE COMPASBOUSSOLE cap magnétique, degré divisé en 360° différence entre Cc et Cm > erreur

d'instrumentation (souvent négligeable). une indication de cap se donne

toujours en trois chiffres 270° - 085°.

Indications erronées : virage, variation de vitesse, air agité

sensible aux pièces métalliques et aux câbles électriques environnants

Liquide amortisseur

Rose mobile

Pivot

Ligne de foi(solidaire de l’avion

Axe d

u

fuse

lage

Nm

Cm



CONSERVATEUR DE CAP

CAP directionnel, gyrocompas degré divisé en 360° gyroscope. Avantages

stable en virage, insensible aux variations de vitesse, insensible aux turbulences, insensible à l'environnement électromagnétique.

Inconvénient : doit être souvent "recalé" > dérive du gyroscope.

Bouton de réglage



LE BILLE AIGUILLEIndique :

• le taux de virage,

• la glissade,

• Le dérapage.

Vol symétriqueBille intérieur du

virage = dérapageBille extérieur du virage = glissade



L’HORIZON ARTIFICIEL

L’horizon artificiel donne une information visuelle instantanée de l’attitude de l’avion

Ligne d’horizon

MAQUETTE D’AVION

FuselageAile

Inclinaison

Assiette

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