Aérodynamique de l'aile
AER108
Objectifs pédagogiques :
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.
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.
Réaliser un prédimensionnement aérodynamique d'hélice ou de rotor pour des applications aéronautiques ou éoliennes.
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/
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
- CYC9402A : Diplôme d'ingénieur Spécialité mécanique parcours Aéronautique - Aérodynamique
