Recherche informations sur profil GA(W)-1

[Jarnicoton]

@ Kawa 135
Certes, mais tout ceci reste éloigné de mes histoires de coefficient de moment.

Un avion est généralement centré (position du centre de gravité) aux alentours de 25 à 33% de la corde de l'aile.
Si le centre de portance est pile au même endroit, l'aile ne tend en théorie pure ni à piquer ni à cabrer : l'empennage n'a rien à faire qu'à se tenir neutre, à incidence de portance zéro. Cette incidence est habituellement zéro degré puisque le profil de l'empennage est habituellement biconvexe symétrique. La traînée de l'empennage est alors minime.
Mais le centre de portance (ou "de poussée") est habituellement plus en arrière que le centre de gravité. Il tend donc à faire piquer l'avion. L'empennage pour rattraper ça doit être braqué vers le haut pour donner une déportance qui équilibre. Cela coûte un certain prix :
- une surface portante ou déportante qui passe de la portance zéro à une certaine valeur se met à produire une traînée induite, qui n'existe pas à portance nulle où n'existe que la traînée de profil.
- la déportance de l'empennage doit être compensée par un surcroît de portance de l'aile : elle s'ajoute au poids de l'avion.
Ainsi, plus le centre de portance est loin derrière le centre de gravité, plus son effet piqueur est fort et plus sa compensation par l'empennage coûte cher.

Or le centre de portance est d'autant plus loin vers l'arrière du profil que le "coefficient de moment" abrégé en Cm (après Cz et Cx) est élevé.
De quel moment s'agit-il ? Il s'agit du moment de la force de portance par rapport à un point habilement choisi, qui se trouve habituellement être le point 25% de la corde.
Aussi le note-t-on : Cm/25 ou Cm/0,25 ou Cm/25%.

La suite n'est qu'un problème de leviers. Si le centre de portance est par exemple 0,30 m en arrière du centre de gravité, et si le poids de l'avion est 400 kg, le moment piqueur de l'aile est : 400 x 0,3 = 120 m.kg
Si l'empennage est 3 mètres en arrière du point 25% de la corde de l'aile (la distance de l'empennage est mesurée à son propre point 25% à lui), il devra exercer une déportance équilibrante de : 120 / 3 = 40 kg

Pour savoir où est le centre de portance on relève sur la courbe des Cm le Cm correspondant à l'incidence de l'appareil. On le gère alors comme un Cz ou un Cx avec la même formule qui commence par : 1/2 x rhô x S x V² à quoi s'ajoute : x Cz ou : x Cx pour avoir les valeurs de portance et traînée ; on a la valeur du moment/25% en écrivant :
moment/25% = 1/2 x rhô x S x V² x Cm/25 x L, car dans le cas du Cm il faut ajouter la multiplication par L, valeur de la corde du profil.

Résultats en N.m (newtons-mètres). A diviser par 9,81 si on a envie de penser en mètres-kilos.

Mais certains profils ont un Cm/25 de valeur zéro à toutes les incidences : les biconvexes symétriques et la série usuelle NACA 23000 (23012 = 12% d'épaisseur relative ; 230215 = 15%, etc.).
Cela veut dire que leur portance n'a aucun moment par rapport au point 25%, ou encore : la portance est exactement accrochée à 25% de la corde.
On voit que si le centre de gravité est disposé lui aussi à 25%, l'empennage ne travaille pas et on gagne de n'avoir aucune des pénalités mentionnées plus haut.
Or l'avantage du vieux profil sans Cm peut être considérable lorsque le Cm/25 étant élevé, le centre de portance est loin vers l'arrière du profil et le moment piqueur très élevé.

Les profils à l'arrière creux (et a fortiori avec des volets braqués) ont des valeurs de Cm/25 élevées. Par exemple : - 0,1 cité pour le GA(W)-1.
(le signe - signifie que le moment/25% est piqueur)
C'est un inconvénient sérieux qu'il faut justifier par d'autres avantages sur les vieux NACA 23000 qui ont un Cm/25 = 0.

Or en aviation légère les autres avantages sont souvent illusoires. Le GA(W)-1 et l'avion Varieze eurent au milieu des années 70 la propriété d'être bruyamment présentés l'un et l'autre comme deux merveilles révolutionnaires. Chacun fera comme il voudra la part du vrai et du marketing.

[JETHRO]

Môssieur Jarnicoton, je te salue bien bas : excellemment résumé, très bon exposé, je n'aurais pas su faire aussi bien !

Bien amicalement,

[yellow_submarin]

Hello

Je n'avais pas vu toutes ces réponses.

Je suis malheureusement plus jeune que le GAW et je serais incapable de remonter à sa création. Son nom m'interpelle tout de même (General Aviation Withcomb) quant à ton affirmation d'utilisation comme profil supercritique. Je peux me tromper, mais il me semblait que le GAW était un profil laminaire destiné à l'aviation générale, rien de plus ...

Je suis d'accord avec toi, globalement, à notre échelle, tout profil est bon, tant que sa géométrie permet une résistance suffisante. Mais étant dans l'objectif de diminuer au maximum la surface alaire, oui, le CLmax compte énormément, particulièrement avec des volets, car c'est lui qui dicte la surface dont j'aurai besoin ...

Quant au moment piqueur ... Oui, c'est la faiblesse du GAW, mais je m'en fous royalement, car ma configuration est une tri-surface, c'est donc le canard à l'avant, ne servant qu'à trimmer, qui compense le piqueur

[Jarnicoton]

Comment est faite ta disposition tri-surface ? Pourquoi faut-il réduire la surface au maximum ?

[Yankeeromeo]

Que l'équilibre soit procuré par un empannage à l'arrière, ou par un canard à l'avant, ne change rien au problème des traînées supplémentaires ainsi crées...

[yellow_submarin]

Tu te trompes ... Un empennage avant crée de la portance, non de la déportance. Il crée certes de la traînée, mais diminue également l'incidence de l'aile, donc un cercle vertueux. L'empennage arrière demande l'inverse.

Ma configuration tri-surface est ainsi : canard à l'avant pour le piqueur et le trim, aile légèrement décalée en arrière en conséquence. Pour l'empennage arrière, il s'agit d'un V, noyé dans deux hélices carénées (une de chaque côté du V). Je veux diminuer la surface alaire pour plusieurs raisons, la masse et la traînée étant les deux principales. Bien sûr tout n'est pas aussi simple, mais pas d'inquiétude, je sais ce que je fais

[Yankeeromeo]

Je n'en doute pas une seconde !
Je devine que tes hélices seront tractives...

[yellow_submarin]

Oui, en effet. Si j'ai opté pour cette configuration (jamais vue pour l'instant il me semble) c'est parce que l'appareil est un amphibie. Or relever l'hélice un mètre au dessus de l'axe de l'appareil, c'est criminel niveau couple piqueur (là ça va finir par compter ...) La disposition de l'Akoya est bien vue, mais impose tout de même une dérive sacrément lourde. Je préfère cacher le moteur dans le fuselage, et le faire tirer sur deux hélices de 1m de diamètre (surface identique à une seule hélice d'1m70). J'opte pour des carénages, même s'il s'agit de masse en plus, pour augmenter la poussée statique. Etant un amphibie sur skis, une forte poussée au décollage est vitale pour un déjaugeage rapide. J'était parti sur un empennage en T encore derrière, mais en fait, un empennage en V intégré dedans est bien plus malin ...

[Jarnicoton]

Je ne suis pas sûr d'avoir compris. Les hélices prennent l'empennage en sandwich ou sont portées chacune à un bout du V ?

C'est aux grands angles/basses vitesses que la surface est importante ; tu as fait entre un dessin classique et ta création des calculs comparatifs de traînée induite et de Cz atteints par chaque plan, et le total ?

[yellow_submarin]

En fait, ça fait un peu les oreilles de mickey. Une hélice au milieu de chaque branche du V, avec un carénage autour.

C'est pour cette raison que j'ai retenu des volets Fowler. Plus de Clmax, plus de surface. Mais aussi plus de traînée, d'où la nécessité des carénages d'hélice. Je m'étais arrêté à la détermination de l'architecture, j'ai récupéré mon Bingo au moment de dimensionner finement. Pour plus tard donc.

[Jarnicoton]

Je vois ; plus simple on peut pas... Et aux basses vitesses quel gain chiffré pour les hélices grâce aux anneaux ?

[yellow_submarin]

Le gain en poussée statique peut être de l'ordre du double si l'ensemble est vraiment optimisé. 25% de poussée statique serait raisonnable pour une configuration ne pénalisant pas les hautes vitesses.