Aérodynamique de l'aile
Objectifs
À l'issue de ce cours, vous serez capable :
d'analyser les écoulements et leurs actions mécaniques autour d’une surface portante ;
de calculer les performances aérodynamiques d’une voilure fixe ou tournante;
d'utiliser un outil numérique pour obtenir des solutions numériques approchées ;
d'utiliser un logiciel de simulation pour le dimensionnement d’avion en vol subsonique ;
d'utiliser des données expérimentales de soufflerie aérodynamique.
Contenu de la formation
Cet enseignement est organisé en huit séquences pédagogiques dont les intitulés et objectifs d'apprentissage sont détaillés ci-après. Chaque séquence listée comprend des éléments de cours à étudier et/ou des travaux dirigés et/ou un projet (analyse de données, résolution numérique, étude de cas)
Séquence 1/ Principes fondamentaux :
- Anticiper les effets de certaines propriétés du fluide (compressibilité, viscosité) sur les performances aérodynamiques ;
- Utiliser la notion de similitude pour exploiter des données expérimentales ;
- Calculer les efforts aérodynamiques à l'aide des coefficients adimensionnés.
Séquence 2/ Simplifier la physique :
- Formuler la théorie potentielle en faisant l'hypothèse d'un écoulement incompressible, non visqueux et irrotationnel ;
- Identifier les écoulements potentiels élémentaires ;
- Appliquer la méthode des superpositions pour reconstruire des écoulements autour d'obstacles ;
- Calculer les pressions aérodynamiques autour de formes génériques.
Séquence 3/ Théorie de l'aile mince en 2D :
- Formuler la théorie potentielle de l'aile mince en 2D;
- Utiliser la méthode des panneaux pour calculer le chargement aérodynamique autour de géométries planes.
Séquence 4/ L'aile d’envergure finie : effets des tourbillons marginaux :
- Formuler la théorie de l'aile d'envergure finie pour prendre en compte les effets de bout d'aile ;
- Utiliser la théorie de la ligne portante de Prandtl pour prendre en compte l'allongement et la forme de l'aile sur les performances aérodynamiques.
Séquence 5 (Projet) / Prise en compte de la couche limite :
- Prendre en compte la couche limite dans les performances aérodynamiques ;
- Utiliser le logiciel de simulation XFLR5-Xfoil afin d'appliquer la méthode d'interaction visqueux/non visqueux.
Séquence 6/ Effets de compressibilité :
- Intégrer des corrections de compressibilité en condition de vols subsoniques « rapides ».
Séquence 7 (TP)/ Repousser le décrochage, augmenter la portance :
- Décrire les mécanismes propres aux dispositifs hypersustentateurs;
- Analyse de données souffleries.
Séquence 8 (projet) / Application aux voilures tournantes :
- Fonctionnement aérodynamique des hélices, rotors et éoliennes;
- Méthode de l'élément de pale pour le calcul des performances.
Vous trouverez des informations complémentaires sur nos formations à l'adresse : https://mecanique-materiaux.cnam.fr/