Angle d'attaque - Angle of attack

Angle d'attaque de la plateforme

Angle d'attaque d'un profil aérodynamique

Dans la dynamique des fluides , l' angle d'attaque ( AOA , α , ou ) est l' angle entre une ligne de référence sur un corps (souvent la ligne de corde d'un profil aérodynamique ) et le vecteur représentant le mouvement relatif entre le corps et traversant de fluide qui est en mouvement. L'angle d'attaque est l'angle entre la ligne de référence du corps et le flux venant en sens inverse. Cet article se concentre sur l'application la plus courante, l'angle d'attaque d'une aile ou d'un profil aérodynamique se déplaçant dans l'air. ${\style d'affichage \alpha }$

En aérodynamique , l'angle d'attaque spécifie l'angle entre la ligne de corde de l'aile d'un aéronef à voilure fixe et le vecteur représentant le mouvement relatif entre l'aéronef et l'atmosphère. Puisqu'une aile peut avoir une torsion, une ligne de corde de l'aile entière peut ne pas être définissable, donc une ligne de référence alternative est simplement définie. Souvent, la ligne de corde de l' emplanture de l'aile est choisie comme ligne de référence. Un autre choix est d'utiliser une ligne horizontale sur le fuselage comme ligne de référence (et aussi comme axe longitudinal). Certains auteurs n'utilisent pas de ligne de corde arbitraire mais utilisent l' axe de portance zéro où, par définition, un angle d'attaque nul correspond à un coefficient de portance nul .

Certains auteurs britanniques ont utilisé le terme angle d'incidence au lieu d'angle d'attaque. Cependant, cela peut prêter à confusion avec le terme angle d'incidence des gréeurs signifiant l'angle entre la corde d'une voilure et une donnée fixe dans l'avion.

Relation entre l'angle d'attaque et le coefficient de portance

Coefficients de traînée et de portance en fonction de l'angle d'attaque. La vitesse de décrochage correspond à l'incidence au coefficient de portance maximum

Une courbe de coefficient de portance .

Le coefficient de portance d'un aéronef à voilure fixe varie avec l'angle d'attaque. L'augmentation de l'angle d'attaque est associée à l'augmentation du coefficient de portance jusqu'au coefficient de portance maximum, après quoi le coefficient de portance diminue.

Au fur et à mesure que l'angle d'attaque d'un aéronef à voilure fixe augmente, la séparation du flux d'air de l'extrados de l'aile devient plus prononcée, entraînant une réduction du taux d'augmentation du coefficient de portance. La figure montre une courbe typique pour une aile droite cambrée . Les profils aérodynamiques cambrés sont courbés de manière à générer une certaine portance à de petits angles d'attaque négatifs. Une aile symétrique a une portance nulle à 0 degré d'incidence. La courbe de portance est également influencée par la forme de l'aile, y compris sa section aérodynamique et la forme du plan de l' aile . Une aile en flèche a une courbe plus basse et plus plate avec un angle critique plus élevé.

Angle d'attaque critique

L' angle d'attaque critique est l'angle d'attaque qui produit le coefficient de portance maximum. C'est ce qu'on appelle aussi « l' angle d'attaque du décrochage ». En dessous de l'angle d'attaque critique, à mesure que l'angle d'attaque diminue, le coefficient de portance diminue. Inversement, au-dessus de l'angle d'attaque critique, à mesure que l'angle d'attaque augmente, l'air commence à s'écouler moins régulièrement sur l'extrados de la voilure et commence à se séparer de l'extrados. Sur la plupart des profils aérodynamiques, à mesure que l'angle d'attaque augmente, le point de séparation de la surface supérieure de l'écoulement se déplace du bord de fuite vers le bord d'attaque. À l'angle d'attaque critique, le flux d'extrados est plus séparé et le profil aérodynamique ou l'aile produit son coefficient de portance maximal. Au fur et à mesure que l'angle d'attaque augmente, l'écoulement de surface supérieure devient plus complètement séparé et le coefficient de portance diminue davantage.

Au-dessus de cet angle d'attaque critique, l'avion est dit en décrochage. Un avion à voilure fixe par définition est décroché à ou au-dessus de l'angle d'attaque critique plutôt qu'à ou en dessous d'une vitesse particulière . La vitesse à laquelle l'avion décroche varie avec le poids de l'avion, le facteur de charge , le centre de gravité de l'avion et d'autres facteurs. Cependant, l'avion décroche toujours au même angle d'attaque critique. L'angle d'attaque critique ou de décrochage est généralement d'environ 15° - 20° pour de nombreux profils aérodynamiques.

Certains avions sont équipés d'un ordinateur de vol intégré qui empêche automatiquement l'avion d'augmenter davantage l'angle d'attaque lorsqu'un angle d'attaque maximum est atteint, quelle que soit l'entrée du pilote. C'est ce qu'on appelle le « limiteur d'angle d'attaque » ou « limiteur alpha ». Les avions de ligne modernes dotés de la technologie fly-by-wire évitent l'angle d'attaque critique au moyen de logiciels dans les systèmes informatiques qui régissent les surfaces de contrôle de vol.

Dans les opérations de décollage et d'atterrissage à partir de pistes courtes ( STOL ), telles que les opérations de porte-avions navals et les vols en arrière-pays STOL , les aéronefs peuvent être équipés d' indicateurs d'angle d'attaque ou de réserve de portance . Ces indicateurs mesurent directement l'angle d'attaque (AOA) ou le potentiel de portance de l'aile (POWL, ou Lift Reserve) et aident le pilote à voler près du point de décrochage avec une plus grande précision. Les opérations STOL nécessitent que l'avion soit capable d'opérer près de l'angle d'attaque critique lors des atterrissages et au meilleur angle de montée lors des décollages. Les indicateurs d'angle d'attaque sont utilisés par les pilotes pour des performances maximales lors de ces manœuvres, car les informations sur la vitesse ne sont qu'indirectement liées au comportement de décrochage.

Alpha très élevé

Su-27M / Su-35 à angle d'attaque élevé

Certains avions militaires sont capables de réaliser un vol contrôlé à des angles d'attaque très élevés, mais au prix d'une traînée induite massive . Cela donne à l'avion une grande agilité. Un exemple célèbre est le Cobra de Pougatchev . Bien que l'avion subisse des angles d'attaque élevés tout au long de la manœuvre, l'avion n'est pas capable de contrôler la direction aérodynamique ou de maintenir un vol en palier jusqu'à la fin de la manœuvre. Le Cobra est un exemple de supermanœuvre car les ailes de l'avion sont bien au-delà de l'angle d'attaque critique pour la majeure partie de la manœuvre.

Des surfaces aérodynamiques supplémentaires connues sous le nom de « dispositifs à haute portance », y compris des extensions d'emplanture d'aile de bord d'attaque, permettent aux avions de chasse d'avoir un alpha « vrai » pilotable beaucoup plus grand, jusqu'à plus de 45 °, contre environ 20° pour les avions sans ces dispositifs. Cela peut être utile à haute altitude où même de légères manœuvres peuvent nécessiter des angles d'attaque élevés en raison de la faible densité de l'air dans la haute atmosphère ainsi qu'à basse vitesse à basse altitude où la marge entre le vol en palier AoA et le décrochage AoA est réduite. La capacité d'AoA élevée de l'avion fournit un tampon pour le pilote qui rend le décrochage de l'avion (qui se produit lorsque l'AoA critique est dépassée) plus difficile. Cependant, les avions militaires n'obtiennent généralement pas un alpha aussi élevé au combat, car ils privent l'avion de vitesse très rapidement en raison de la traînée induite et, dans les cas extrêmes, de l'augmentation de la surface frontale et de la traînée parasite. Non seulement de telles manœuvres ralentissent l'avion, mais elles provoquent des contraintes structurelles importantes à grande vitesse. Les systèmes de commandes de vol modernes ont tendance à limiter l'angle d'attaque d'un chasseur bien en dessous de sa limite aérodynamique maximale.

Voile

En voile , les principes physiques mis en jeu sont les mêmes que pour l'avion. L' angle d'attaque d' une voile est l'angle entre la corde de la voile et la direction du vent relatif.

Voir également

• Boom de données aériennes , mesure l'angle d'attaque
• Rapport d'avance
• Axes principaux de l'avion
• Angle de dérapage
• Le principe de Bernoulli
• Faire glisser l'équation
• Effet Küssner
• Force de levage)

Les références

• Lawford, JA et Nippress, KR; Groupe consultatif sur l' étalonnage des systèmes de données aérodynamiques et des capteurs de direction d'écoulement (OTAN) pour la recherche et le développement en aérospatiale, AGARDograph No. 300 Vol. 1 (AGARD AG-300 Vol. 1); "Étalonnage des systèmes de données aérodynamiques et des capteurs de direction d'écoulement" ; Établissement expérimental d'avions et d'armements, Boscombe Down, Salisbury, Wilts SP4 OJF, Royaume-Uni
• USAF & NATO Report RTO-TR-015 AC/323/(HFM-015)/TP-1 (2001).