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aérodynamique - physique.

Publié le 24/04/2013

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aérodynamique - physique. 1 PRÉSENTATION aérodynamique, branche de la mécanique des fluides qui s'intéresse aux phénomènes résultant des mouvements relatifs des corps par rapport à l'air. L'étude du déplacement d'un avion en vol, l'analyse des forces exercées par le vent sur un bâtiment, ou encore le fonctionnement d'un moulin à vent constituent des exemples d'applications de l'aérodynamique. 2 HISTORIQUE Il est difficile de dresser un historique de l'aérodynamique, tant cette science reste liée aux découvertes de la mécanique des fluides, qui peuvent s'appliquer dans la plupart des cas aussi bien aux liquides qu'à l'air. Ainsi, le principe de Bernoulli, formulé en 1738 par Daniel Bernoulli, se vérifie sous certaines conditions pour tout fluide, qu'il soit liquide ou gazeux. On peut cependant mentionner les travaux d'Ernst Mach qui étudia la vitesse du son en aérodynamique, introduisant le nombre de Mach qui correspond au rapport de la vitesse d'un solide par celle du son dans le milieu dans lequel le corps se déplace. On peut considérer que les vrais débuts de l'aérodynamique remontent à la fin du XIXe siècle, lorsque apparurent les premiers avions de Clément Ader ou des frères Wright. Les ingénieurs se mirent alors à étudier de plus près les actions dynamiques d'un solide avec l'air qui l'entoure, en s'aidant de souffleries. En 1904, le physicien allemand Ludwig Prandtl mit en évidence la couche limite, mince pellicule entourant un solide en mouvement dans un fluide. L'aérodynamique, qui ne s'appliquait jusqu'ici qu'aux avions, fut alors exploitée par les constructeurs d'automobiles et de bateaux à voiles. Ainsi, en 1934, sortirent sur le marché les premières voitures de série aux formes aérodynamiques. Durant la Seconde Guerre mondiale, certains avions atteignirent puis dépassèrent pour la première fois la vitesse du son. À cette occasion, on observa de nouveaux phénomènes qui remirent en cause l'hypothèse d'incompressibilité de l'air, fondement de l'aérodynamique à l'époque. Il fal...
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« 1,165. 7.1 Ondes de choc Les études effectuées sur des profils en soufflerie permettent de mettre en évidence des perturbations de l'écoulement de l'air, appelées ondes de choc.

Lors de cesperturbations, l'air se comprime brutalement, engendrant des différences de pression qui se traduisent par un bruit sourd.

De Mach 0,8 à Mach 1,2, le régime transsoniquecombine les effets subsoniques décrits plus haut et les effets supersoniques liés à la compressibilité de l'air aux grandes vitesses : des ondes de choc apparaissent autour duprofil étudié, dans les zones où le nombre de Mach dépasse 1.

À des vitesses supersoniques, des ondes de choc se créent à partir du nez et de la queue du profil, autourduquel l'écoulement subit des modifications importantes.

Ces effets entraînent un surcroît important de traînée, appelée traînée d'onde.

À des nombres de Mach supérieursà 5, de nouveaux phénomènes sont à considérer : l'onde de choc de tête se décolle du nez de l'avion (bord d'attaque), tandis que l'échauffement des parois du profil devientconsidérable. 7.2 Optimisation des profils Les études aérodynamiques ont permis d'optimiser la forme des profils en fonction du régime de vol.

La forme en « larme », idéale pour les vitesses subsoniques, est àproscrire en régime supersonique.

En effet, elle présente une grande surface frontale qui, en comprimant l'air, engendre des ondes de choc de grande amplitude, et doncune forte traînée. La conception des avions à grande vitesse reposent sur l'allongement des formes : le nez très pointu des appareils supersoniques est notamment caractéristique de cesprincipes de conception.

De récents développements dans l'optimisation de l'efficacité ont conduit les constructeurs à proposer des ailes à géométrie variable.

Sur celles-ci,la forme de la voilure et la flèche, angle de l'aile avec le fuselage, varient en fonction du domaine de vol, s'adaptant ainsi aux différentes vitesses rencontrées. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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