Coefficient de portance et de portance
L’avion génère une portance en se déplaçant rapidement dans les airs. Les ailes du véhicule ont des sections transversales en forme de profil aérodynamique. Pour une vitesse d’écoulement donnée avec le profil aérodynamique réglé à un angle d’attaque par rapport au courant d’air entrant, une différence de pression entre les surfaces supérieure et inférieure des ailes sera créée. Il y aura une région de haute pression en dessous et une région de très basse pression en haut. La différence dans ces forces de pression crée une portance sur l’aile. La portance produite sera proportionnelle à la taille de l’arbre; au carré de sa vitesse; à la densité de l’air environnant et à l’angle d’attaque de l’aile par rapport au flux à venir.
Pour simplifier le problème, la portance est généralement mesurée en tant que coefficient anondimensionnel.
Dans la plage normale d’opérations, la variation du coefficient de portance avec l’angle d’attaque du véhicule sera approximativement linéaire,
où
Le coefficient de portance augmente jusqu’à une valeur maximale à laquelle le flux d’aile décroît et la portance diminue.
Les valeurs de la pente de la courbe de portance et du coefficient de portance maximum sont fonction de la forme de l’aile, de sa distribution de torsion, du type de section de la voilure utilisée, de la configuration des volets et surtout de la quantité de flux de lavage induit sur l’aile par les tourbillons de bout d’aile.
Une approximation simple pour des proportions droites modérées à élevées consiste à supposer une distribution de charge elliptique en fonction de l’envergure, ce qui donne le résultat suivant,
où a0 est le résultat de la pente de la courbe de levage de la section 2D et e est le facteur d’efficacité de la forme de l’aile. Dans de nombreux cas, la pente de la courbe de portance de la section 2D $a_0≈2π per par radian et le facteur d’efficacitéee≈1 so de sorte qu’une approximation simple est
Le calcul du coefficient de portance d’angle nulCC_{L0} or ou de l’angle de portance nulαα_0 can peut être effectué en supposant que l’angle de portance nul de l’avion est égal à l’angle de portance nul de la section de profil aérodynamique 2D ajusté pour le réglage de l’indice d’aile. Les propriétés de section 2D, telles que l’angle de portance nul, peuvent être calculées à partir de l’analyse de la géométrie du profil aérodynamique à l’aide de méthodes telles que l’analyse de la théorie de la couche mince ou de la méthode du panneau. Une approximation approximative est que l’angle de portance nul pour la section se situe entre – 3o et -1,5o.
Le calcul du coefficient de portance maximal peut être à nouveau pris comme environ égal à la valeur de la section bidimensionnelle. Un graphique typique de la voilure et de l’aile CL par rapport à α est illustré dans la figure suivante. Les résultats pour la section bidimensionnelle et le rapport anaspect 7 aile rectangulaire utilisant cette section sont indiqués.
Pour les sweptwings, les ailes à conicité complexe ou les ailes à volets, un calcul plus précis doit être effectué à l’aide de la théorie de la ligne de levage ou de la méthode du tourbillon.
Vitesse de vol minimale
D’après le graphique du coefficient de portance typique, on peut voir qu’il existe un coefficient de portance maximale (CL(max)) pour l’aéronef. Cela définit la limite de vitesse absolue inférieure pour le vol. Si l’avion tente un vol en palier en dessous de cette vitesse minimale, le coefficient de portance requis dépasserait le maximum disponible, le levage serait donc inférieur au poids et l’avion commencerait à tomber.
L’utilisation d’angles d’attaque supérieurs au coefficient de portance maximalprovoque la séparation du flux d’aile et le décrochage de l’avion. Ainsi, la vitesse minimale où l’avion est un coefficient de portance maximal estappelée vitesse de décrochage.
En appliquant l’équation d’équilibre à cette vitesse, les conditions de décrochage peuvent être calculées.
donc la vitesse de décrochage sera
