Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

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Biokore
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Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Biokore »

Bonjour à tous,

Voici mon premier post (si on fait abstraction de la présentation).

J'ai regardé un peu sur le forum, et, je n'ai pas trouvé de réponse à cette question :

Comment un ULM, avec une charge ailaire de plus de 30Kg/m², soit une surface projetée de moins de 15m² ou encore une envergure de moins de 10m fait pour, volets compris, arriver à des Cz de +/- 2, tout en conservant une finesse raisonnable à vitesse de croisière et un minimum de vrillage des ailes (quoi que je ne soit pas certain que les ULM aient des ailes vrillées). Sans compter l'allongement qui me parait assez faible...

Exemple : Pioneer 300 --> Cz = 2,01 à altitude 0, vitesse 18m/s pour envergure de 8,10m avec S=11m² soit un allongement de 6 :shock: .

Avec un profil NACA 4412, volets à 20° à 80% de la corde sur l'ensemble de l'aile, je n'arrive pas à ce résultat en soufflerie virtuelle (XFoil / XFLR5), même à plus de 10° d'angle d'attaque...
Pourtant je n'ai pas l'impression que l'incidence soit si élevée sur la plupart des class 3. De plus les volets n'agissent que sur 50% de l'envergure tout au plus si j'en crois les photos / vidéos que j'ai pu voir.

La réglementation demande un décrochage aérodynamique (et non dynamique d'ailleurs, ce qui me parait surprenant d'une certaine manière) a un peu plus de 18m/s sur des appareils de 450Kg voire 472,5Kg (poids max biplace + parachute). La réglementation ne le précise pas, mais j'imagine qu'il s'agit d'un cas d'assiette nulle à basse altitude (150m sur ULM je crois) non ? Même à assiette non nulle, un tel Cz me parait assez élevé, même si pour ça, c'est plutôt la pratique qu'il me manque (peut être que 5° ou 6° de tangage positif n'altèrent pas trop la visibilité ou le pilotage)...

En bref, quel angle d'incidence à assiette nulle et quel profil d'aile les ULM possèdent-ils pour ce genre de "performance" (qui parait assez anodine sur les fiches techniques).


Merci d'avance !
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Gabinger
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Gabinger »

Bonjour, pas tout compris à la question, mais ça a l'air Bien!
Pour information, le pionner 300 à été conçu par le regrété Mr Vidor. A l'époque l'apareil s'appelait Asso V.
Après il n'y a pas de type de conception propre aux Ulm 3 axes, ce sont des avions qui rentrent dans un certain cadre, mais il y a une infinité de concepteurs, de solution, et de matériaux employés.
D'ailleurs ce qui me frappe, c'est que les bons Ulm sont la plus part du temps conçu par des amateurs.

Gabriel.
Asso 4 - moteur lycoming basé à Albenga - Italie
Auteur du livre Monaco Pekin en paramoteur http://amzn.eu/d/eUScJ28
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jplandez
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par jplandez »

Elimine déjà l'assiette dans tes calculs, tu y verras plus clair.
La règlementation définit une vitesse de décrochage maxi. Celle ci est à calculer avec un facteur de charge de 1 (le décrochage dynamique, c'est avec avec un facteur de charge >1).
Aux basses altitudes, c'est l'incidence qui détermine le décrochage.
NB: il existe des ouvrages qui traitent de la mécanique du vol.
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aubert
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par aubert »

Biokore a écrit :Bonjour à tous,
..................
Exemple : Pioneer 300 --> Cz = 2,01 à altitude 0, vitesse 18m/s pour envergure de 8,10m avec S=11m² soit un allongement de 6 :shock: .
Avec un profil NACA 4412, volets à 20° à 80% de la corde sur l'ensemble de l'aile, je n'arrive pas à ce résultat en soufflerie virtuelle (XFoil / XFLR5), même à plus de 10° d'angle d'attaque...
Merci d'avance !
bonjour
à 10° tu es très loin du Cz max
vitesse décrochage en km/h =3.6*RACINE((2*poids en kg*9.81)/(1.225*surface en m2*Cz))
Sur le site Alpi France le P300 est donné pour un décrochage à 60 km/h à 450 kg ce qui donne un Cz max de 2.35 .... faut y croire !!!!
Dans les mêmes conditions ça donne pour un décrochage à 65 km/h un Cz max à 2.0 cette fois ci beaucoup plus réaliste.
Après m'être bien amusé et surtout avoir perdu bcq de temps avec XFLR5 et Javafoil qui à, mon avis majorent tous les deux beaucoup les Cz, je suis revenu à Excel et essentiellement les bouquins de Didier Marie et Henri Fékété ... ça fait pas très moderne mais ça marche.
Amicalement
Dominique
Biokore
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Biokore »

Bonjour, et merci pour ces retours.

Effectivement, si l'assiette n'a pas d'importance, au sens réglementaire du terme, pour choisir mon profil, ce sera alors déjà plus simple. Cependant, comme vous l'aurez compris, je cherche à concevoir un ULM... J'ai tout mon temps ; pour le moment, c'est plutôt le côté "physique" de la chose qui m'intéresse.

Je cherche donc à définir, avec une envergure de moins de 10m, et une surface ailaire de moins de 12m², un profil me permettant un décrochage <= 65km/h (~18m/s). Dans ces conditions, mon Cz doit être supérieur à 1,8. Et ça, avec les profils standards (NACA 2412, 2212 ou encore 4412), c'est compliqué, même avec les volets.

Ma question finale est donc de savoir vers quel type de profil m'orienter (raison pour laquelle je parlais du Pioneer 300, juste à titre d'exemple, qui affiche un Cz max de 2).


Encore désoler si je ne suis pas clair. Je tâcherais d'être plus concis à l'avenir.
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aubert
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par aubert »

bonjour
Certes ça fait vieillot, mais je reste persuadé qu'un profil serie 44 est pas mal pour un ULM basique
http://a.moirier.free.fr/Aile/Selecting ... ection.pdf
Le premier point est quand même de fixer les principales lignes directrices de ton projet ! si tu vises les 120km/h en croisière ou les 250, c'est pas pareil :D
Quel que soit le profil utilisé tu vas t'apercevoir assez vite que la Cz max tourne toujours autour de 1.6 sans volets donc 14 m2 pour un biplace de 450 kg
en dessous de cette surface, volets obligatoires et 1.8 e Cz ça le fait à mon avis sans problème (certains concepteur annoncent même 2.6 à 2.8 avec des volets à fente basiques :o )
Pour un Ulm, le choix de ton profil va donc être avant tout dicté par les bonnes qualités au décrochage (série 44 par exemple) et / ou la recherche d'une trainée minimale avec l'utilisation de profils laminaires de base comme les GA airfoifs style 30.415 ou 35.415 .... après on peut faire plus compliqué si on y croit !!!
C'est vrai, c'est un vrai casse tête ;) mais je crois qu'il est aussi essentiel de disposer de bonnes données de polaires avant de faire son choix (une bonne comparaison entre les données NACA et les souffleries numériques s'impose si tu veux utiliser ces dernières
Amicalement
Dominique
Biokore
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Biokore »

Merci pour ces conseils Dominique.

Effectivement, il est vrai que je me focalise, pour le moment, juste sur la portance max "imposée", alors que ce qui importe vraiment, dans un premier temps, c'est le comportement général de l'appareil en vol de croisière, même si, finalement, l'approche va se révéler itérative... Je vais donc suivre ce conseil qui me parait tout à fait approprié et regarder mon problème sous un autre angle.

Je réaliserai aussi dans un autre post, demain je pense, une description plus générale de mon projet, ainsi que ce que ce dernier représente pour moi. Cela vous aidera (et moi aussi d'ailleurs!) à mieux comprendre mes questions.

Merci encore !
Haflinger
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Haflinger »

au contraire, pour un concepteur sérieux il est indispensable de borner son cahier des charges et dans le cas de l'ULM la reglementation le fait pour nous, masse maxi et Cz vont imposer une surface alaire pour une aile de technologie donnee, faire les choses a l'envers sous le regime declaratif est possible mais implique pour certains d'etre un peu menteurs, et la c'est a la foi une question d'hetique et une question de responsabilite.
Biokore
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Biokore »

Bonjour,

Merci pour ce retour. Cependant, ma question aborde surtout une question technique. Si je prends un appareil (ULM class 3) au hasard, je vois bien souvent des charges alaires qui nécessitent, à 65Kmh un Cz de 2 ou plus. Cependant, l'atteinte d'un tel Cz nécessite, si l'on se borne à un simple calcul, de se retrouver des volets sur toute la surface de l'aile, ce qui n'est pas le cas, et ce à des angles d'incidence considérables selon les profils étudiés.

Après avoir réfléchi un peu plus mûrement à la question, je me suis vite rendu compte que l'incidence des volets joue directement sur la charge alaire. Aussi, même si une partie de la surface de l'aile n'atteint pas le Cz souhaité, cette dernière reprend tout de même une certaine charge qui peut alors être soustraite à la charge alaire à reprendre par la partie avec volets.

S1*Cz1 + S2*Cz2 = S (A*Cz1+B*Cz2). Il suffit alors, de manière pseudo itérative à trouver A et B tel que S(A*Cz1+B*Cz2) = S*Cz0 où Cz0 Cz maxi à atteindre et Cz1 = Cz2 si aucun volets sortis.

Je pense que mon raisonnement est assez mal expliqué, mais dans le fond c'est comme ça que j'interprète la chose. Cependant, je me trompe probablement.

Évidement, dans mon cas, le but est de pouvoir respecter les contraintes du règlement tout en satisfaisant des performances données (et donc un cahier des charges).

Je dois avouer que le monde de l'aero est finalement très différent du monde de la méca. Je ne m'attendais pas à devoir me triturer autant l'esprit ; mais c'est finalement très intéressant et surtout, cela va dans le sens de ce que je recherchais : apprendre !
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aubert
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par aubert »

bonjour
ça fait quand même un bon sujet pour les vacances :lol: :lol: :lol:
je ne sais pas si tu as l'intention de te plonger dans les bouquins dont on a parlé, ça t'éviterait de ré- inventer le fil à couper le beurre ;)
Si tu prends le cas simple d'une aile rectangulaire avec des ailerons à 8% de la surface d'aile et 25% de corde tu vas arriver à un rapport envergure aileron/envergure d'aile de 35%
Avec un Cz de 1.5 en lisse qui devient en gros 2.25 avec volets de base(1.5 x1.5), tu vois bien que tu as un CZ moyen de 2 pour ton aile ((1.5*0.35)+(2.25*0.65)) c'est donc pas irréaliste
Avec des bons volets à fente pas trop compliqués à faire tu peux compter sur un Cz théorique volets sortis de 2.6 .... c'est encore plus confortable.
Je ne vois pas où est le problème, tu peux bien compter un Cz moyen de 2 sans volet sur toute l'envergure pour déterminer ta surface d'aile, ça va te donner 11 m2
On a déjà parlé de cette surface sur un autre post
A+
Dom
Biokore
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Biokore »

Bonjou,

Non, je n'ai pas oublié tous les ouvrages proposés ; je n'ai pas encore pris le temps de les commander, simplement.

Cependant, concernant ton calcul, cela m'étonne que ce soit aussi simple. Effectivement, des volets simples peuvent générer une belle portance. Cependant, l'angle d'attaque n'est plus le même !
Sur le profil de mon exemple, j'arrive à un Cz de 2 (sur la surface avec les volets sortis) mais à 9° d'incidence, alors que le Cz maxi de 1,6 de ce même profil sans volets se trouve à 15°d'incidence.
Ainsi, on a alors plusieurs choix (dont un vrillage de l'aile, mais dans ce cas, on tape dans un Cx général plus élevé en croisière), ou une surface de volets plus grande en considérant qu'à 9°, la partie avec les volets a un Cz de 2 et la partie sans a un Cz de 1,2 ou un truc du genre.

Bref, je n'ai plus de soucis avec ce sujet, j'ai bien compris ce que tu me dis là, mais je voulais simplement m'en assurer, et aussi expliquer mon raisonnement pour en arriver là (relativement simple tout de même mais il me semble important de le mettre en relation aussi avec la répartition de la charge alaire sur toute la surface).
Donc merci d'avoir confirmer mon analyse :)
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aubert
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par aubert »

quel outil (logiciel ?) utilises tu pour tes calculs ?
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jlsanto
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par jlsanto »

Biokore a écrit : Exemple : Pioneer 300 --> Cz = 2,01 à altitude 0, vitesse 18m/s pour envergure de 8,10m avec S=11m² soit un allongement de 6 :shock: .
Pour le Pioneer 300, voici des éléments plus complets :

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JLSanto
TT de 1995 converti PPL - ULM 3 axes - Heureux propriétaire du Pioneer 200 Palme d'Or et constructeur du Kiebitz 434
Basé à LFKG dans mon île, La Corse.
Biokore
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par Biokore »

Merci pour cette fiche technique !
Au passage, je me serais attendu à une SMT un peu plus grande pour un fuselage de plus de 6m et des ailes de 11m² :shock:

Sinon, comme outils, j'utilise principalement XFLR5 et Xfoil. Bien entendu, je ne prends pas pour argent comptant tout ce que ces logiciels me sortent, mais j'ose espérer que les résultats obtenus ne sont pas non plus complètement à coter de la plaque.
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aubert
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Re: Quelle combinaison Profil / volet adopter ?

Message par aubert »

Bonjour
As tu comparé les Cz et Cx des polaires NACA à celles des polaires XFLR5 ? L'outil est très pratique (au moins pour comparer des profils) mais je pense qu'on peut se poser quelques questions sur des résultats quand même assez optimistes ..... certes ça donne des avions performants .... sur le papier
Pour ma part jamais rien compris aux résultats obtenus avec volets !!!

Pour la SMT, ça semble mystérieux ! pour les empennages, il compte le double de la surface ce qui semble logique (dessus + dessous) mais pas pour l'aile ?
pas fait le calcul pour le fuso mais effectivement ça semble faible si on doit compter les 4 côtés
ici un exemple de calcul de surface mouillée d'un train :
http://inter.action.free.fr/images/dess ... uleurs.jpg
A+
Dom
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