6 - QUELQUES NOTIONS SIMPLES D'AÉRODYNAMIQUE
(APPLICATIONS EN MODÉLISME)

NOTE PRÉLIMINAIRE - BIBLIOGRAPHIE

Les quelques rudiments d'aérodynamique présentés ici ne sont là que pour vous faire lier connaissance avec des notions qui vous deviendront familières si vous vous perfectionnez sérieusement en aéromodélisme, et encore plus si vous passez au vol à voile et à l'aviation.
Vous retrouverez cee éléments exposés plus complètement et d'une façon plus précise, plus mathématique, dans diverses études et, en particulier, dans la collection des livrets éditée par le Service de la Formation Aéronautique (Technique du Vol - livrets 1 et 2).

Les éléments que nous vous présentons correspondent à des notions aérodynamiques classiques, mais nous ne manquons pas d'y ajouter les données spécifique aux modèles réduits.

PORTANCE ET TRAÎNÉE

L'écoulement de l'air autour d'une aile engendre une force qui soutient l'appareil (force appelée la PORTANCE), mais engendre aussi une résistance à l'avancement de cet appareil (force appelée la TRAÎNÉE).
Le point d'application de la résultante de ces deux forces se situe autour du premier tiers de la corde de profil.

Remarquer sur ce croquis :

La corde de profil, ligne droite joignant le point le plus avancé du profil, appelé point d'arrêt, au bord de fuite.
Ne pas confondre cette corde de profil avec l'intrados, même si celui-ci est plat.

L'angle d'incidence : angle formé par la direction du vent relatif avec la corde de profil (et non avec l'intrados).

NOS EFFORTS VISERONT À OBTENIR LA MEILLEURE PORTANCE ET LA MOINDRE TRAÎNÉE.

DE QUELS ÉLÉMENTS DÉPENDENT CES DEUX FORCES ?
SUR LESQUELS D'ENTR'EUX POURRONS-NOUS AVOIR UNE ACTION EFFICACE ?

Facteurs agissant sur portance et traînée

Premier facteur : LES DONNÉES PROPRES À L'AIR LUI-MÊME : TEMPÉRATURE et PRESSION

Dans les calculs de portance et de traînée, les caractéristiques de l'air sont exprimées par l'élément 1/2 r (lire un demi de rô), r étant la masse moléculaire de l'air.
1/2 r est très proche de 1/16.

Deuxième facteur : LA SURFACE PORTANTE (S)
En aviation, on l'exprime en mètres carrés (m2).
En modélisme, nous parlerons de décimètres carrés (dm2).

Troisième facteur : LA VITESSE (V)
Exprimée en mètres par seconde.
Portance et traînée sont proportionnelles au carré de la vitesse (V2).

Quatrième facteur : LE PROFIL DE L'AILE CONSIDÉRÉE
Les qualités d'un profil ne sont pas des quantités facilement mesurables.
Nous comprenons facilement qu'un profil biconvexe épais n'a pas les mêmes caractéristiques qu'un profil mince et creux (croquis).

Pour chiffrer les qualités d'un profil et son adaptation à un type particulier de modèle réduit (planeur, vol circulaire, télécommande, etc... ), des études minutieuses doivent être faites en soufflerie (et c'est encore beaucoup plus important pour la grande aviation).
Le travail de soufflerie permet de déterminer, pour un profil précis, les valeurs relatives de portance et de traînée pour chaque angle d'incidence. Cette relation est concrétisée par la définition de deux coefficients :

COEFFICIENT DE PORTANCE dit Cz
Z évoque toujours la portance.

COEFFICIENT DE TRAÎNÉE dit Cx
X évoque toujours la traînée.

Prenons un exemple. Le profil dessiné ci-dessous est appelé NACA 23 012.

Il a été dessiné, point par point, selon les indications du livre "Technique Elémentaire du Vol n° 1 " déjà cité. Voir en page 76 de ce livre.

En l'étudiant en soufflerie, on a déterminé que :

à angle d'incidence 2°
Cz=0,23 Cx=0,01

à angle d'incidence 8°
Cz = 0,68 Cx = 0,036


Cz est beaucoup plus important que Cx.
Le rapport entre ces deux coefficients, soit Cz / Cx, est appelé FINESSE AÉRODYNAMIQUE du profil, ou seulement "FINESSE".

Dans les cas cités ci-dessus, la finesse du profil NACA 23 012 est :
à angle d'incidence 2° : 0,23 / 0,01 = 23
à angle d'incidence 8° : 0,68 / 0,036 = 18,8

On parle beaucoup de la FINESSE des planeurs pilotés pour définir leur qualité principale.
Il y a un rapport direct avec la finesse aérodynamique citée ici, mais l'expression en est donnée en d'autres termes :
Un bon planeur, de finesse 45, étant à 1 km de haut, pourra, en plané en air calme, aller se poser 45 km plus loin.
Sa portance est 45 fois supérieure à sa traînée.

Les rapports entre les deux coefficients peuvent être rassemblés sur un graphique unique appelé la POLAlRE.
Ci-dessous un exemple de polaire.
Disons tout de suite que cette polaire, seulement proche de celle du profil NACA 23 012, n'a pas de valeur mathématique précise, seulement une valeur explicative.
(Noter que l'échelle des Cx est bien plus large que celle des Cz, les Cx étant jusqu'à 20 fois inférieurs ici aux Cz).

ATTENTION :

Les profils silhouettés ne représentent pas la position d'un planeur en l'air : un planeur de vol libre vole toujours en descente, si bien que le vent relatif n'est pas horizontal.