Comment les ailes génèrent-elles une élévation ?
Juste la question fondamentale à laquelle tous les enthousiastes de l’aviation doivent être curieux: exactement comment une aile génère-t-elle une élévation? Pour comprendre, il pourrait aider de regarder l’élévation à un niveau moléculaire:
Chaque molécule d’air est dans un équilibre dynamique entre les effets inertiels, de pression et visqueux:
- Inertiel signifie que la masse de la particule veut voyager comme précédemment et qu’elle a besoin d’être «convaincue» autrement.
- La pression signifie que les particules d’air oscillent tout le temps et rebondissent dans d’autres particules d’air. Plus il y a de rebondissement, plus elles exercent pression sur leur environnement.
- La viscosité signifie que les molécules d’air, en raison de cette oscillation, ont tendance à assumer la vitesse et la direction de leurs voisins.
Le flux sur le côté supérieur de l’aile
Maintenant au flux d’air: lorsqu’une aile approche à la vitesse subsonique, la zone de basse pression sur sa surface supérieure aspirera de l’air devant elle. Voyez-le de cette façon: au-dessus et en aval d’un paquet d’air, nous avons moins de rebondissement des molécules (= moins de pression), et maintenant, le rebondissement de l’air en aval et en amont de ce paquet poussera ses molécules d’air vers le haut et vers cette aile.
Le paquet d’air augmentera et accélérera vers l’aile et sera aspiré dans cette zone à basse pression. En raison de l’accélération, le paquet sera étiré dans le sens de la longueur et sa pression chute en synchronisation avec sa vitesse de prélèvement.
L’épandage se produit dans le sens de l’écoulement – le paquet est déformé et étiré longitudinalement, mais se contracte dans le sens orthogonal du flux. Une fois là, il “verra” que l’aile au-dessous de celui-ci se déplace loin de son chemin de déplacement, et si ce chemin reste inchangé, un vide entre l’aile et notre paquet d’air se formerait. À contrecœur, le paquet changera de cap et suivra le contour de l’aile.
Cela nécessite une pression encore plus faible, afin de transformer les molécules dans leur direction. Cet air à basse pression à écoulement rapide, à son tour, aspirera de l’air neuf et en dessous, continuera à décélérer et à retrouver sa vieille pression sur la moitié arrière de l’aile et évoluera avec sa nouvelle direction d’écoulement.
Notez que l’élévation ne peut se produire que si le contour supérieur de l’aile se déplace vers le bas et loin du trajet initial de l’air circulant autour du bord d’attaque de l’aile. Cela pourrait être cambré ou avec angle d’attaque – les deux auront le même effet. Comme le cambré permet un changement progressif du contour, il est plus efficace qu’un angle d’attaque.
Débit sur le côté inférieur de l’aile
Un paquet d’air qui finit en dessous de l’aile aura moins de soulèvement et d’accélération, et dans la partie convexe des profilés hautement cambrés, il aura une compression. Il doit également changer son chemin d’écoulement, car l’aile inclinée et / ou inclinée poussera l’air au-dessous de lui vers le bas, créant plus de pression et plus de rebondissement par dessus pour notre paquet sous l’aile. Lorsque les deux paquets arrivent au bord de fuite, ils auront ramassé une vitesse descendante.
L’élévation peut s’expliquer de plusieurs façons, de manière équivalente
En suivant l’image d’un champ de pression décrit ci-dessus, l’élévation est la différence de pression entre la surface supérieure et inférieure de l’aile. Les molécules rebondissent contre la peau de l’aile plus au côté inférieur que dans la partie supérieure, et la différence est l’élévation.
Regardez l’image macroscopique: une certaine masse d’air a été accélérée vers le bas par l’aile, ce qui nécessitait une force pour agir sur cet air. Cette force est ce qui maintient l’avion dans l’air: élévation.
Si vous regardez l’aile comme une boîte noire et que vous faites attention à l’impulsion de l’air entrant et sortant, l’aile change l’impulsion en ajoutant un composant descendant. La force de réaction de ce changement d’impulsion est l’élévation.
Quoi qu’il en soit, vous arriverez au même résultat. Au fait: la plupart des changements directionnels se produisent dans la partie avant de l’aile, pas sur le bord de fuite!
L’élévation ou lift est une question de définition
L’élévation et la traction induite sont à la fois une partie des pressions agissant sur l’aile. Si vous ajoutez toutes les forces de pression agissant sur une aile, leur vecteur résultant pointe légèrement vers l’arrière. Le composant en continu est en traînée, et le composant orthogonal à la direction du mouvement est levé. C’est juste une définition, faite pour la simplicité.