Dynamique de vol - Flight dynamics
La dynamique de vol est l'étude des performances, de la stabilité et du contrôle des véhicules volant dans les airs ou dans l' espace extra-atmosphérique . Il s'intéresse à la manière dont les forces agissant sur le véhicule déterminent sa vitesse et son attitude par rapport au temps.
Pour un aéronef à voilure fixe , son orientation changeante par rapport au flux d'air local est représentée par deux angles critiques, l'angle d'attaque de l'aile («alpha») et l'angle d'attaque de l'empennage vertical, appelé dérapage. angle ("bêta"). Un angle de dérapage se produira si un aéronef pivote autour de son centre de gravité et si l'aéronef dérape corporellement, c'est-à-dire que le centre de gravité se déplace latéralement. Ces angles sont importants car ils sont la principale source de changements des forces et moments aérodynamiques appliqués à l'aéronef.
La dynamique de vol des engins spatiaux implique trois forces principales: la résistance propulsive (moteur de fusée), gravitationnelle et atmosphérique. La force de propulsion et la résistance atmosphérique ont beaucoup moins d'influence sur un engin spatial donné que les forces gravitationnelles.
Avion
La dynamique de vol est la science de l'orientation et du contrôle des véhicules aériens en trois dimensions. Les paramètres de dynamique de vol critiques sont les angles de rotation par rapport aux axes principaux des trois aéronefs autour de son centre de gravité , appelés roulis , tangage et lacet .
Les ingénieurs aéronautiques développent des systèmes de contrôle pour l'orientation ( attitude ) d'un véhicule par rapport à son centre de gravité . Les systèmes de commande comprennent des actionneurs, qui exercent des forces dans diverses directions, et génèrent des forces ou des moments de rotation autour du centre de gravité de l'aéronef, et font ainsi tourner l'aéronef en tangage, roulis ou lacet. Par exemple, un moment de tangage est une force verticale appliquée à une distance en avant ou en arrière du centre de gravité de l' aéronef , amenant l'aéronef à tanguer vers le haut ou vers le bas.
Le roulis, le tangage et le lacet se réfèrent, dans ce contexte, à des rotations autour des axes respectifs à partir d'un état d'équilibre défini. L'angle de roulis à l'équilibre est appelé niveau des ailes ou angle d'inclinaison nul, équivalent à un angle d' inclinaison de niveau sur un navire. Le lacet est appelé «cap».
Un aéronef à voilure fixe augmente ou diminue la portance générée par les ailes lorsqu'il pique vers le haut ou vers le bas en augmentant ou en diminuant l' angle d'attaque (AOA). L'angle de roulis est également connu sous le nom d'angle d'inclinaison sur un aéronef à voilure fixe, qui généralement «s'incline» pour changer la direction horizontale du vol. Un avion est profilé du nez à la queue pour réduire la traînée, ce qui rend avantageux de maintenir l'angle de dérapage près de zéro, bien que les aéronefs soient délibérément «dérapés sur le côté» lors de l'atterrissage dans un vent de travers, comme expliqué dans le glissement (aérodynamique) .
Vaisseaux spatiaux et satellites
Les forces agissant sur les véhicules spatiaux sont de trois types: force de propulsion (généralement fournie par la poussée du moteur du véhicule); force gravitationnelle exercée par la Terre et d'autres corps célestes; et portance et traînée aérodynamiques (lors d'un vol dans l'atmosphère de la Terre ou d'un autre corps, comme Mars ou Vénus). L'attitude du véhicule doit être contrôlée pendant le vol atmosphérique propulsé en raison de son effet sur les forces aérodynamiques et propulsives. Il existe d'autres raisons, sans rapport avec la dynamique de vol, pour contrôler l'attitude du véhicule en vol non motorisé (par exemple, contrôle thermique, production d'énergie solaire, communications ou observation astronomique).
La dynamique de vol des engins spatiaux diffère de celle des aéronefs en ce que les forces aérodynamiques ont un effet très faible ou extrêmement faible pendant la majeure partie du vol du véhicule et ne peuvent pas être utilisées pour le contrôle d'attitude pendant ce temps. En outre, la majeure partie du temps de vol d'un vaisseau spatial n'est généralement pas alimentée, laissant la gravité comme force dominante.
Voir également
- Aérodynamique - Branche de la dynamique concernée par l'étude du mouvement de l'air
- Système de contrôle de vol des aéronefs - Comment les aéronefs sont contrôlés
- Aéronef à voilure fixe - Aéronef plus lourd que l'air à ailes fixes générant une portance aérodynamique dans le flux d'air causée par la vitesse avant
- Surfaces de contrôle de vol - Surface qui permet au pilote d'ajuster et de contrôler l'assiette de vol d'un avion
- Dynamique de vol (aéronef à voilure fixe) - Science de l'orientation et du contrôle des véhicules aériens en trois dimensions
- Cadre mobile