cours théoriques jar/fcl ppl (a) 01/06/2010mecanique du vol - edition 4.21 module mécanique du vol...
TRANSCRIPT
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.
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 2
DESCRIPTION DE L’AVIONVue de dessus
Ailerons
Volets
CompensateurGouverne de profondeur(Monobloque)
Saumon d’aileAile
Bord d’attaque
Bord de fuite
Capot moteur
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 3
DESCRIPTION DE L’AVIONVue latérale
Dérive verticale
Gouverne de directionHabitacle
VerrièreHélice
Casserole d’hélice
Compensateur
Fuselage
Roulette de nez Train principal
Train d’atterrissage
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 4
LA PROFONDEURGouverne de direction
Plan fixe vertical
Plan fixe horizontal
Gouverne de profondeur
Gouverne de profondeur monobloc(entièrement mobile)
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 5
LA SURFACE DE L’AILE
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 6
CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DE L’AILE
Envergure
Profo
ndeur
(corde)
Bord de fuite
Bord d’attaque
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 7
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 8
LE DIEDRE DE L’AILE
DièdreDièdre
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 9
L’AILE PAR RAPPORT AU FUSELAGE
Aile haute haubanée Aile haute cantilever
Aile médiane cantilever Aile basse cantilever
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 10
LA FLECHE DE L’AILE
Flèch
e
Flèch
e
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 11
LE PROFIL DE L’AILE
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 12
FORCES APPLIQUEES A L’AVION
Portance
Traction
Poids
Traînée
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 13
LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 1/3
VRVR
Résultanteaérodynamique
Traînée
Portance
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 14
LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 2/3
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 15
LA RESULTANTE AERODYNAMIQUE 3/3
La réaction de l’eau s’oppose au poids de l’aquaplane qui se maintient ainsi à la surface
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 16
LA VITESSE
V
R
V x 2
R x 4
La résultante aérodynamique est proportionnelle au carré de la vitesse
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 17
L’INCIDENCE
VAngle d'incidence
Angle d’incidence
Axe de l’avion
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 18
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 19
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 20
L’ASSIETTE = Pente + IncidencePOSITIO
N 1
Position 2
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 21
L’INCIDENCE
Vent
Relatif
PALIER
1
CABRE
Position 1
2
PIQUE
Position 2
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 22
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 23
PORTANCELES EFFETS SUR LE PROFIL
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 24
RELATION INCIDENCE VITESSEPortance
Poids
Vitesse de décrochage
1
Vitesse de croisière
2
Vitesse limite
3
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 25
DIAGRAMME DES FORCES
VR
Résultante aérodynamique
Traînée
Portance Résultante aérodynamique
Traînée
Portance
Cas du vol en palier rectiligne stabilisé
FoyerFoyer
VR
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 26
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 27
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 28
PORTANCE ET VENT RELATIF
La portance est perpendiculaire au vent relatif
Vent relatif
Portance
Trainée
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 29
VOL EN MONTEE
Départ Décélération
Vitesse stable Après correction
Portance
TrainéeTraction
poids
Portance
Trainée +composante poids
Traction
poids
P
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 30
VOL EN DESCENTE
P
Portance
Traction +
Composante
poids
CG
Trainée
poids
Résultante aérodynamique
Trainée
Portance
Les 2 composantes du poids
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 31
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
Portance = 3 x poids
Portance = 10 x poids
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 32
COURBES DE PUISSANCE
1 2Hélice à calage fixe
1 + 2
2ème Régime 1er Régime
1,45 vitesse de décrochage
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 33
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 =
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 34
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.
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 35
MECANISME DU BADINTube de Pitôt
Capsule Anéroide
P. Totale
P. Totale
P. Statique
Prises Statiques
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 36
L’EQUILIBRE DE L’AVIONPortance
Trajectoire
Force de l’empennage
Poids
Rz
P
Portance
Trajectoire
Force de l’empennage
Poids
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 37
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)
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 38
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 39
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 40
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 41
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 42
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 43
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 44
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 45
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
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 46
LE BILLE AIGUILLEIndique :
• le taux de virage,
• la glissade,
• Le dérapage.
Vol symétriqueBille intérieur du
virage = dérapageBille extérieur du virage = glissade
Cours théoriques JAR/FCL PPL (A)
01/06/2010 MECANIQUE DU VOL - Edition 4.2 47
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