technologie des aeronefs structure des aéronefs frédéric willot
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TECHNOLOGIE DES TECHNOLOGIE DES AERONEFSAERONEFS
Structure des aéronefsStructure des aéronefsFrédéric WILLOTFrédéric WILLOT
STRUCTURE DES AERONEFSSTRUCTURE DES AERONEFS
• I Composition générale d’un aéronef
• II Les différentes formules aérodynamiques
• III Les dispositifs hypersustentateurs
• IV Le train d’atterrissage
• V Les commandes de vol
• VI Structure de la cellule
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
• I -1 Composition générale des avions
• I-2 Composition générale des hélicoptères
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
I -1 Composition générale des avions
Jodel D1121: Hélice2: Moteur à piston 3: Verrière ou canopy 4: Cokpit ou cabine 5: Extrados de l’aile 6: Saumon d’aile7: Aileron 8: Empennage horizontal 9: Empennage vertical 10: Gouverne de profondeur 11: Gouverne de direction 12: Roulette de queue 13: Queue de l’avion 14: fuselage 15: Bord de fuite de l’aile16: Ailes17: Bord d’attaque 18: Train principal 19: Intrados de l’aile 20: Nez de l’avion
1 2 3 4 56
7
89
10
111213
14
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1819
2016
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
I -1 Composition générale des avions
AIRBUS A380
12
3
4
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6
78
9
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1311
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1: Cokpit2: Cabine3: Réacteurs4: Pylône d’attache5: Wynglet6: Bord de fuite7: Empennage h. monobloc8: Empennage vertical9: Auxilary Power Unit10: Aileron11: Volets de bord de fuite12: Becs de bord d’attaque13: Aile en flèche14: Train principal15: Emplanture d’aile16: Train auxiliaire
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
I -1 Composition générale des avions
Mirage 2000C
123
4
5
6
7 8
9
10 1112
1: Tube de pitot2: Entrée d’air3: Becs de bord d’attaque4: Saumon d’aile5: Gouvernes de profondeur et gauchissement6: Tuyère du réacteur7: Gouverne de direction 8: Empennage vertical9: Aile delta10: Siège éjectable11: Cokpit12: Perche de ravitaillement en vol
permet d’accueillir l’équipage et le chargement de l’avion.
permettent d’obtenir la vitesse nécessaire au vol
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
I -1 Composition générale des avions
Nous constatons que nous retrouvons les mêmes grandes parties dans toutes les structures.- Leur forme et leur taille varient mais leur fonction reste toujours sensiblement la même : - les ailes - l’empennage
- les moteurs
- Le fuselage
créent la portance et permettent le contrôle en roulis
assure la stabilité et le contrôle en tangage et en lacet
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
I -1 Composition générale des avions
Certains avions sont optimisés pour des décollages et atterrissages courts, on les qualifie de ADAC ou STOL (Short Take Off and Landing), voire verticaux, on les qualifie alors de ADAV ou VTOL .
ADACSTOL
ADAV VTOL
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronef
• I -1 Composition générale des avions
• I-2 Composition générale des hélicoptères
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronefI -2 Composition générale des hélicoptères
Gazelle
1
2
3
45
6
7
8
9
10
11
1: Cokpit2: Cabine passagers3: Patins4: Fuselage5: Empennage horizontal6: Rotor de queue7: Empennage vertical8: Tuyère9: Pale10: Turbine11: Rotor principal
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS I Composition générale d’un aéronefI -2 Composition générale des hélicoptères
La portance des hélicoptères est assurée par .
Les jouent le rôle des ailes d’un avion.
Le permet de compenser la rotation parasite du rotor principal. Sans lui l’hélicoptère ne serait pas pilotable !
le rotor principal
pâles
rotor de queue
STRUCTURE DES AERONEFSSTRUCTURE DES AERONEFS
• I Composition générale d’un aéronef
• II Les différentes formules aérodynamiques
• III Les dispositifs hypersustentateurs
• IV Le train d’atterrissage
• V Les commandes de vol
• VI Structure de la cellule
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
• II -1 Les différentes formes d ’ailes
• II-2 Les différentes formes de fuselage
• II-3 Les différentes formes d ’empennage
• II-4 Quelques configurations aérodynamiques
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Piper Cub
Ailes droites
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Ailes en flèche
Angle de flèche
Alphajet
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Ailestrapézoïdales
Ju-52
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailesMirage 2000
Ailes delta
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Spitfire
Ailes elliptiques
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Biplan Staggerwing
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Dièdre positif
Jet Provost
Angle de dièdre
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Fiat G-22 Dièdre nul
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Dièdre négatif
Alphajet
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
BroussardAile haute
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Aile basse
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
Aile médiane
Fouga Magister
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -1 Les différentes formes d ’ailes
L
L ’allongement d ’une aile est un paramètre important pour ses performances. Il est défini par le rapport suivant:
S
L ²
L est l’envergure de l ’aile et S sa surface (y compris la partie traversant le fuselage).
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
• II -1 Les différentes formes d ’ailes
• II-2 Les différentes formes de fuselage
• II-3 Les différentes formes d ’empennage
• II-4 Quelques configurations aérodynamiques
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -2 Les différentes formes de fuselage
Le fuselage doit permettre d'emporter l'équipage, le carburant, la charge utile (s'il y en a) et doit également permettre de fixer les différentes parties de l'appareil pour assurer la cohésion de l'ensemble
Le fuselage doit permettre
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -2 Les différentes formes de fuselage
Fuselage cylindrique
A-330
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -2 Les différentes formes de fuselage
Section carrée
A-10 Thumderbolt II
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -2 Les différentes formes de fuselage
Section en 8
AIRBUS A 300-600ST Belouga
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -2 Les différentes formes de fuselage
Fuselage en coque de bateau
CL315TCanadair
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
• II -1 Les différentes formes d ’ailes• II-2 Les différentes formes de fuselage• II-3 Les différentes formes d ’empennage• II-4 Quelques configurations aérodynamiques
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -3 Les différentes formes d ’empennage
SF260
Empennage classique
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -3 Les différentes formes d ’empennage
Empennage en T
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -3 Les différentes formes d ’empennage
Bi-dérive
F 18 E
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -3 Les différentes formes d ’empennage
Empennage verticaluniquement
Mirage 2000
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -3 Les différentes formes d ’empennage
Canadair CL415T
Empennage cruciforme
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -3 Les différentes formes d ’empennage
Empennage papillon
CM170 Fouga Magister
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
• II -1 Les différentes formes d ’ailes• II-2 Les différentes formes de fuselage• II-3 Les différentes formes d ’empennage• II-4 Quelques configurations aérodynamiques
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Nous allons utiliser les connaissances acquises pour décrire les avions sur les photos suivantes.Nous en profiterons pour repérer quelques particularités sur certains aéronefs.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Savage
Ailes hautes, droites, dièdre nul.Empennage classique.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
DR400
Ailes basses, droites, dièdre nul.Empennage classique.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Les planeurs:
DG500
Ailes médianes, droites, dièdre nul.Empennage en T.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
CAP 232
Ailes basses, trapézoïdales, dièdre nul.Empennage classique.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Yak 55M
Ailes médianes, trapézoïdales, dièdre nul.Empennage classique.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Airbus A340-600
Ailes basses, en flèche, dièdre légèrement positif.Empennage classique.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Airbus A380
Ailes basses, en flèche, dièdre positif.Empennage classique.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Le parapente:
Aile haute, elliptique, dièdre négatif.Sans empennage.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Le deltaplane:Ailes hautes, en delta, dièdre négatif.Sans empennage.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Ailes basses, en delta, dièdre nul.Empennage canard.
Rafale B
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS II Les différentes formules aérodynamiques
II -4 Quelques configurations aérodynamiques
Ailes médianes, en flèche, dièdre nul.Empennage double dérive.
SU30 Flanker
STRUCTURE DES AERONEFSSTRUCTURE DES AERONEFS
• I Composition générale d’un aéronef
• II Les différentes formules aérodynamiques
• III Les dispositifs hypersustentateurs
• IV Le train d’atterrissage
• V Les commandes de vol
• VI Structure de la cellule
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
Décollage et atterrissage: recherche d’une vitesse minimale :• distance nécessaires plus courtes• manœuvre plus facile utilisation de dispositifs hypersustentateurs= dispositif augmentant la portanceOn recherche pour:
Le décollage:
L’atterrissage:
Compromis entre bonne portance et faible traînée
Meilleure portance possible
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
• III-1 Les volets de bord de fuite
• III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Les volets de bord de fuite augmentent la portance en modifiant la cambrure de l ’aile et parfois aussi sa surface.
Les effets des volets de bord de fuite:• augmentation plus ou moins importante de la portance (en fonction du braquage utilisé)• augmentation importante de la traînée• augmentation de la sensibilité au vent
Réduction de la vitesse de décrochage
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Dispositifs les plus courants.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Utilisation normale des volets:
Décollageeffets recherchés:•
solution:
Atterrissageeffet recherché:• solution:
•diminuer la vitesse de décollage • garder une bonne accélération
Braquage limité des volets (1er cran)
diminution de la vitesse d ’approcheBraquage maximum des volets selon le vent.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Volets simples DR400
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Volets Fowler A380
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Volets à double fente EMB312
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-1 Les volets de bord de fuite
Volets Fowler A340
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
• III-1 Les volets de bord de fuite
• III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
Les becs de bord d’attaque augmentent la portance en modifiant la cambrure de l’aile et parfois aussi sa surface.
Les effets des becs de bord d ’attaque:• augmentation plus ou moins importante de la portance (en fonction du type utilisé)• augmentation de la traînée• augmentation de la sensibilité au vent
Réduction de la vitesse de décrochage
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
Dispositifs les plus courants.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
Utilisation normale des becs de bord d ’attaque:
DécollageLes dispositifs amovibles ne sont, en général, pas utilisés.
Atterrissageeffet recherché:
solution: Déploiement maximum des becs.
•diminution de la vitesse d ’approche
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
Becs de bord d’attaque
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
Bec de bord d ’attaqued ’un Mirage 2000
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS III Les dispositifs hypersustentateurs
III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque
Dent de scie sur le bord d ’attaqued ’une aile d ’Alphajet.
STRUCTURE DES AERONEFSSTRUCTURE DES AERONEFS
• I Composition générale d’un aéronef
• II Les différentes formules aérodynamiques
• III Les dispositifs hypersustentateurs
• IV Le train d’atterrissage
• V Les commandes de vol
• VI Structure de la cellule
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
• IV-1 Les différents types de trains d ’atterrissage
• IV-2 Constitution d ’un atterrisseur
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-1 Les différents types de train d ’atterrissageLe train classique:Le plus répandu aux débuts de l’aviation. Sensible au vent et visibilité limitée vers l ’avant plus difficile au sol et à l ’atterrissage.
2 jambes de train principal et 1 roulette de queue
CAP 230
G
L’angle de garde est d’une vingtaine de degrés pour éviter le basculement sur le nez (mise en pylône).
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-1 Les différents types de train d ’atterrissageTrain tricycle: Meilleure visibilité vers l’avant et moins sensible au vent.
2 jambes de train principal et 1 roulette de nez
Yak 18T
G
L’angle de garde est d’une quinzaine de degrés pour éviter le basculement sur la queue.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-1 Les différents types de train d ’atterrissageIl existe bien d’autres types de trains pour des applications particulières:• flotteurs ou coque (hydravions)• skis…Ci-dessous un exemple de train monotrace avec des balancines.
Harrier Gr7
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
• IV-1 Les différents types de trains d ’atterrissage
• IV-2 Constitution d ’un atterrisseur
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-2 Constitution d ’un atterrisseur
Un train est caractérisé par son empattement et sa voie:
L’empattement
La voie
est la distance entre le train principal et le train auxiliaire.
est la distance entre les deux jambes du train principal.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-2 Constitution d ’un atterrisseur1
2
3
4
5
1: Vérin hydraulique
2: Jambe de train
3: Triangle anti-vrillage
4: Amortisseur
5: Roues
Train auxiliaire de Mirage 2000
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS
IV Le train d ’atterrissageIV-2 Constitution d ’un atterrisseur
1: Vérin hydraulique
2: Jambe de train
3: Triangle anti-vrillage
4: Amortisseur
5: Roue
Train principal de Mirage 2000
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-2 Constitution d ’un atterrisseur
Le nombre de roues surune même Jambe de traind ’atterrissage est variable.Il peut aller de 1 à 6.
Train mono roue
Train principal de Mirage 2000
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-2 Constitution d ’un atterrisseur
Train à 2 roues:diabolo
Train auxiliaire d’Embraer 175
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS IV Le train d ’atterrissage
IV-2 Constitution d ’un atterrisseur
Boogie 4 et 6 rouesTrain principal d’A380
STRUCTURE DES AERONEFSSTRUCTURE DES AERONEFS
• I Composition générale d’un aéronef
• II Les différentes formules aérodynamiques
• III Les dispositifs hypersustentateurs
• IV Le train d’atterrissage
• V Les commandes de vol
• VI Structure de la cellule
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-1 Les axes du mouvement
x
y
z
A xe d e ro ulis
A xe d e lace t
A xe d etangage
Axe de tangage
Axe de roulis
Axe de lacet
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-2 Le contrôle en tangage
Le contrôle en tangage est assuré par l’intermédiaire du manche ou du volant que l’on actionne
Si on pousse le manche,l’avion pique.
Si on tire le manche,l’avion cabre.
Le braquage de élévateurs est toujours symétrique.
d’avant en arrière.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-2 Le contrôle en tangage
Gouverne de profondeurou élévateur
CAP 10B
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-2 Le contrôle en tangage
Elévateurs
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-2 Le contrôle en tangage
Le contrôle en profondeurest assuré par un empennage monobloc de type canard sur le Rafale.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
Le contrôle en roulis est assuré par l’intermédiaire du manche ou du volant que l’on actionne
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-3 Le contrôle en roulis
Si on incline le manche à gauche,l’avion s’incline à gauche.
Si on incline le manche à droite,l’avion s’incline à droite.
de gauche à droite.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-3 Le contrôle en roulis
Les gouvernes correspondantes s’appellent des ailerons.
Le braquage des ailerons est dissymétrique
CAP 10B
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-3 Le contrôle en roulis
Sur ce Junkers 52,les ailerons occupent le bord de fuite de l’aile sur toute l’envergure.
L ’aileron est levé du côté de l’aile qui descend et il est abaissé du côté de l’aile qui monte.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-4 Le contrôle en lacetLe contrôle en lacet est assuré par l’intermédiaire du palonnier que l’on actionne au pied
La gouverne de direction se trouve sur la dérive.On l’appelle parfois drapeau de la dérive.
en poussant à gauche ou à droite.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-4 Le contrôle en lacet
Si on met du pied à gauche,le nez part à gauche.
R R
Si on met du pied à droite,le nez part à droite.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-4 Le contrôle en lacet
Les avions de voltige ont des gouvernes de grande taille pour assurer une bonne manœuvrabilité.
CAP 10B
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-5 Les surfaces hybrides
Les gouvernes ne sont pas toujours séparées sur les trois axes.Le contrôle en tangage et en roulis est assuré par les mêmes gouvernes sur la dérive papillon de ce fouga magister.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-5 Les surfaces hybrides
Elévateur + volet
Elévateur + aileron = élevon
Mirage 2000
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-6 Les effets secondaires des commandes
LA PROFONDEUR:
Effets primaires:•
Effets secondaires:•
Si on tire sur le manche, le nez de l’avion monte et la vitesse diminue.
Si on pousse sur le manche, le nez de l’avion descend et la vitesse augmente.
•le nez monte ou descend• la vitesse augmente ou diminue
•Aucun
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-6 Les effets secondaires des commandes
LE GAUCHISSEMENT:
Effets primaires:•
Effets secondaires:•
Si on incline le manche à gauche, l’avion s’incline à gauche et le nez part à droite.
Si on incline le manche à gauche, l’avion s’incline à gauche et le nez part à droite.
•l’avion s’incline à droite ou à gauche
•le nez part en sens inverse de l’inclinaison = lacet inverse
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-6 Les effets secondaires des commandes
LA DIRECTION:
Effets primaires:•
Effets secondaires:•
Si on met du pied à gauche, le nez de l’avion part à gauche et les ailes s’inclinent à gauche.
Si on met du pied à gauche, le nez de l’avion part à gauche et les ailes s’inclinent à gauche.
le nez de l’avion part à droite ou à gauche
les ailes s’inclinent dans le même sens que le déplacement du nez = roulis induit
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-7 Le contrôle de la vitesse
La manette des gaz permet de contrôler la puissance du moteur.Pour accélérer on augmente la puissance et pour décélérer on réduit la puissance.
Pour obtenir une décélération efficace il faut utiliser un frein aérodynamique ou aérofrein.On peut aussi utiliser des spoilers montés sur les ailes.Ils sont utilisés sur les avions rapides et sur les planeurs.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-7 Le contrôle de la vitesse
Aérofrein de F86 Sabre
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-7 Le contrôle de la vitesse
Spoiler de Falcon 7X
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de volV-7 Le contrôle de la vitesse
Les aérofreins du Su 25 Frogfoot sont situés au bout des ailes.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-8 La compensation statique des gouvernes
Sur les surfaces mobiles il y a des efforts aérodynamiques. Si les gouvernes ne sont pas bien équilibrées, elles peuvent osciller dangereusement autour de leur axe.Pour éviter cela on les équilibre, avec des masselottes.La compensation des gouvernes permet de soulager les efforts du pilote pour les maintenir dans une position donnée (utilisation de tabs ou gouvernes déportées = compensateurs d’évolutions).Elle peut permettre également d’annuler le efforts pour maintenir une attitude donnée (utilisation de trims = compensateurs de régime).
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
V-8 La compensation statique des gouvernes
Tab réglab le au so l Tab réglab le en vo l
Exemples de dispositifs de compensation statique des gouvernes.
Compensateur d’évolutions
Compensateur de régime
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS V Les commandes de vol
• V-1 Les axes du mouvement
• V-2 Le Contrôle en tangage
• V-3 Le Contrôle en roulis
• V-4 Le Contrôle en lacet
• V-5 Les surfaces hybrides
• V-6 Les effets secondaires des commandes
• V-7 Le contrôle de la vitesse
• V-8 La compensation statique des gouvernes
• V-9 Les dispositifs de transmission
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V-9 Les dispositifs de transmission
Il existe trois types de transmission classiques pour les commandes de vol:• les transmissions directes par câble ou par bielles• les transmissions hydrauliques• les transmissions électriques
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V-9 Les dispositifs de transmission
La transmission directe par câble métallique ou par bielle fut la première utilisée.
Elle est toujours employée pour les avions légers est pas trop rapides.
Les efforts aux commandes pour ces aéronefs restent raisonnables et une personne normalement constituée peut piloter ses appareils sans problème.
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V-9 Les dispositifs de transmission
Transmission directe par câble pour la profondeur:
commande gouverneManche ou volant Elévateurs
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V-9 Les dispositifs de transmission
Transmission directe par câble pour le gauchissement:
commande
gouverne
Manche ou volant
Ailerons
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V-9 Les dispositifs de transmission
Transmission directe par câble pour la direction:
commandegouverne
Palonnier
Gouverne de direction
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V-9 Les dispositifs de transmission
La taille, le poids et la vitesse des aéronefs ont augmenté les efforts aux commandes aussi.
Il faut assister le pilote dans les efforts à fournir on utilise l’énergie hydraulique.L ’action aux commandes est transmise par des bielles jusqu’à des servocommandes qui actionnent les gouvernes.
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V-9 Les dispositifs de transmission
Servocommande
Bielle
Gouverne
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V-9 Les dispositifs de transmission
Il faut assister le pilote à l’aide d ’un ordinateur. Cela s ’appelle des commandes de vol électriques (CDVE) ou fly by wire (FBW).
Pour rendre les aéronefs plus manœuvrants (avions de combat) ou pour économiser du carburant (avions de ligne), il faut diminuer la stabilité des aéronefs. le pilotage devient délicat, voir impossible.
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V-9 Les dispositifs de transmission
PiloteCommandes(Manche et palonnier)
Ordinateuravec
modèle de vol
Moteurélectrique
Servo-commande
Gouvernes
Principe d ’une chaîne de commandes de vol électriques
Effort physique Signauxélectriques
Action hydraulique
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V-9 Les dispositifs de transmission
Les commandes de vol électriques apportent les avantages suivants:• rendre pilotables des avions instables• optimiser les actions aux commandes du pilote• supprimer la gestion des effets secondaires• interdire les sorties du domaine de vol• diminuer la consommation en croisière
Elles sont utilisées pour les avions de combat modernes et pour les avions de ligne. Elles feront prochainement leur apparition sur les jets d ’affaire.
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V-9 Les dispositifs de transmission
Servocommandes
Vérin hydraulique
Gouverne
STRUCTURE DES AERONEFSSTRUCTURE DES AERONEFS
• I Composition générale d’un aéronef
• II Les différentes formules aérodynamiques
• III Les dispositifs hypersustentateurs
• IV Le train d’atterrissage
• V Les commandes de vol
• VI Structure de la cellule
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
• VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
• VI-2 Structure d ’un fuselage
• VI-3 Structure d ’une aile
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
T r a c tio n C o m p r e s s io nC is a ille m e n t
F le x io n T o r s io n F le x io n + to r s io n
Les principaux efforts auxquels est soumise la structure d ’un aéronef:
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Compression
Traction
Flexion des ailes d ’un planeur sous l ’effet de la portance.
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Historiquement :• bois et toile• bois recouvert de contre-plaqué• structure métallique• matériaux composites• structures mixtes
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Structure en bois et toile:
Avantages:• le bois est à la fois souple et résistant• il est relativement facile à travailler• il s’assemble par collageInconvénients:• sensible à l ’humidité• évolue dans le temps• le revêtement doit être régulièrement refait
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Les bois utilisés:• épicéa• acajou• frêne• sapin …Les toiles utilisées:• lin• coton• dacron ...
Pour les avions rapides on remplace le revêtement en toile par du contre-plaqué afin d’augmenter la rigidité de l’ensemble de la structure et de limiter les déformations aux grandes vitesses.Le bois résiste deux fois mieux à la traction qu’à la compression. Les semelles d’extrados des longerons sont donc plus épaisses que les semelles d’intrados.
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Sopwith Triplane
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Structure métallique:
Avantages:• le métal est plus rigide et plus résistant• peut former des alliages selon les propriétés voulues• s’assemble par boulonnage, rivetage ou collageInconvénients:• plus ou moins sensible à la corrosion• se déforme irréversiblement sous forte contrainte • relativement lourd
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Les métaux utilisés:On utilise essentiellement des alliages pour obtenir à la fois légèreté, bonne résistance mécanique et résistance à la corrosion. Ils sont à base de:• aluminium (léger et résistant à l ’oxydation)• cuivre (résistant)• titane (résiste aux haute températures et fortes contraintes).
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
CM 170 Fouga Magister
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Structure en matériaux composites:
Avantages:• encaissent de fortes contraintes sans rupture ni déformations résiduelles• permettent de réaliser n ’importe quelle forme• insensibles à la corrosionInconvénients:• plus ou moins difficiles à polymériser• leur assemblage (collage, rivetage, boulonnage) peut être problématique
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Les matériaux utilisés:On utilise essentiellement des polymères (longues chaînes de molécules identiques) ou des résines. Les composants peuvent être divers: polyéthylène, résines époxy, fibres de verre,….
Les composants de ces matériaux sont en général très toxiques et leur manipulation n ’est pas sans risques pour les opérateurs et pour l ’environnement.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Structures mixtes:
Les raisons de l’emploi d’une structure mixte (alliant plusieurs des types vus précédemment) peuvent être diverses:• coût• disponibilité des matériaux• difficultés d ’usinage ou d ’assemblage ….Beaucoup d’avions de transport ou de combat modernes ont des structures mixtes métal - matériaux composites.
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VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
Voilure et empennages en matériaux composites
Fuselage métallique
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
• VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
• VI-2 Structure d’un fuselage
• VI-3 Structure d’une aile
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Structure en treillis:
Dans cette structure on constitue un squelette du fuselage à l ’aide de poutres en bois ou de tubes métalliques.
Les poutres traversant l’avion de la queue jusqu’au nez sont appelées longerons.Les autres sont appelées traverses.
L’ensemble est recouvert d’un revêtement non travaillant.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Longeron
Traverses
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Longeron
Traverses
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Structure Monocoque:
Dans cette structure on réalise un assemblage de cadres par l’intermédiaire d’un revêtement travaillant.
Les cadres sont des éléments de structure perpendiculaires à l’axe longitudinal (ligne de foi) de l’avion. Ils donnent la forme d ’une coupe du fuselage perpendiculairement à cet axe.
Les revêtement est dit travaillant parce qu’il participe de façon importante à la rigidité du fuselage.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Cadres
Revêtementtravaillant
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Cadres
Revêtementtravaillant
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Structure Semi-monocoque:
Dans cette structure on réalise un assemblage de cadres par l ’intermédiaire de longerons et de lisses. Le tout étant recouvert d ’un revêtement non travaillant.
Les lisses sont des tiges longitudinales reliant 2 ou plusieurs cadres. Elles assistent les longerons pour assurer la rigidité du fuselages mais elles sont bien plus petites.
Le revêtement est dit non travaillant parce qu’il ne participe pas de façon importante à la rigidité du fuselage.
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Cadres
Longerons
Lisses
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronefVI-2 Structure d’un fuselage
Longerons
Cadre Lisses
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
• VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction
• VI-2 Structure d’un fuselage
• VI-3 Structure d’une aile
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VI-3 Structure d’une aile
La structure la plus classique s’apparente à la structure semi-monocoque. Les cadres sont alors appelés des nervures.L ’aile peut-être alors mono-longeron ou multi-longerons.Le revêtement de l’aile est alors en général non travaillant.
Une autre structure classique est dite en caisson : un ensemble d ’éléments longitudinaux et transversaux forme des caissons recouverts par un revêtement travaillant.
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VI-3 Structure d’une aile
LongeronNervure
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VI-3 Structure d’une aile
LongeronNervure
STRUCTURE DES AERONEFS STRUCTURE DES AERONEFS VI Structure d’un aéronef
Montage d’un Airbus A340-600
TECNOLOGIE DES TECNOLOGIE DES AERONEFSAERONEFS
Structure des aéronefsStructure des aéronefs
Fin