Aérodynamique de l'aile
AER108


Objectifs pédagogiques

A l'issue de ce cours, vous serez capable :

  • d'analyser les écoulements et leurs actions mécaniques autour d'une aile ;

  • de calculer les performances aérodynamiques d'une voilure ;

  • 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.

Public et conditions d'accès

Avoir le niveau de l'UE AER104 (Mécanique des fluides) ou être agréé par l'enseignant

Compétences

Dimensionner une voilure d'avion en régime subsonique dans un contexte de bureau d'étude.

Contenu de la formation

Cet enseignement est organisé en sept séquences pédagogiques dont les intitulés et objectifs d'apprentissage sont détaillés ci-après.
Chaque séquence listée comprend un cours à étudier, des TD basés sur le cours (à effectuer seul·e ou à plusieurs et à remettre à l'enseignant). Un projet de calcul numérique complète la séquence 4. Il permet des calculs d'intérêt pour l'ingénieur, sinon impossible à obtenir (quelques connaissances de base du langage de programmation Python seront utiles). La séquence 7 donne lieu à l'exploitation de données issues d'une campagne d'essai en soufflerie effectuée sur les installations de l'IAT.

Séquence 1/ Fondamentaux des apprentissages dans ce cours

  • Anticiper les effets de certaines propriétés des substances fluides (compressibilité, viscosité) sur l'étude des performances aérodynamiques ;
  • Utiliser la notion de similitude pour exploiter des données expérimentales ;
  • Calculer les efforts aérodynamiques autour d'obstacles à l'aide des coefficients aérodynamiques.

Séquence 2/ Simplifier la physique : une étape incontournable

  • 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 d'objets.

Séquence 3/ Le profil d'aile : de la ligne portante à la géométrie plane

  • Formuler la théorie de l'aile mince en 2D en appliquant la théorie potentielle et en négligeant son épaisseur  ;
  • Formuler la variation des coefficients aérodynamiques en fonction de l'incidence ;
  • Utiliser la méthode des panneaux pour calculer le chargement aérodynamique autour de géométries planes ;

Séquence 4/ L'aile : 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/ A l'interface entre l'air et l'objet

  • 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/ Repousser le décrochage, augmenter la portance

  • Décrire les mécanismes propres aux dispositifs hypersustentateurs,
  • Décrire les mécanismes propres à certains dispositifs de contrôle des décollements

Travaux Pratiques
La formation est complétée par des travaux pratiques qui se déroulent sur les bancs d'essai et dans les souffleries du laboratoire de la chaire d'aérodynamique industrielle.

Vous trouverez des informations complémentaires sur nos formations à l'adresse : https://mecanique-materiaux.cnam.fr/

Bibliographie
  • E.L. HOUGHTON, PW. CARPENTIER: Aerodynamics for Engineering Students (Arnold, 1993)
  • KUETHE, CHUEN-YEN CHOW: Fondations of Aerodynamics (Wiley, 1997).
  • J.D. ANDERSON: Fundamentals of aerodynamics (McGraw Hill, 2010)
  • H. ABBOTT, A.E. VON DOENHOFF: Theory of wing sections (Dovers, 1959).

Cette UE apparaît dans les diplômes et certificats suivants :

  • LG03406A : Licence Sciences, Technologies, Santé mention Sciences pour l'ingénieur parcours Mécanique
  • DIE9303A : Diplôme d'établissement Responsable technique et opérationnel des systèmes mécaniques et électriques parcours Aérodynamique

Prochaines sessions de formation

Recherche en cours ...