Étudier les forces mises en jeu lors du vol de l'avion en papier

En vous aidant du document ressource D.Ress n°1 : Expliquez quel phénomène permet à l'avion de voler.

Vous allez réaliser une simulation aérodynamique sur le logiciel Solidworks.

Lancer Solidworks et ouvrez la maquette de l'avion en papier que vous avez télécharger précédemment.

Cliquez sur OUTILS--> COMPLEMENTS

Dans COMPLEMENTS activez à gauche et à droite SOLIDWORKS FLOW SIMULATION

Allez dans l’onglet FLOW SIMULATION et cliquez sur ASSISTANT en haut à gauche

Faire SUIVANT

Faire de nouveau SUIVANT sans rien modifier

Paramétrer la fenêtre comme indiqué ci-dessous

Double cliquez sur GAZ AIR

Faire suivant

Modifiez la vitesse suivant X et mettre 4m/s et cliquer sur terminer

La configuration est maintenant terminée

Faire un clic droit sur DOMAINE DE CALCUL et sélectionner MODFIER LA DEFINITON

Saisissez les valeurs ci-dessous dans la définition du domaine

Faire un clic droit sur PROJET puis faites LANCER LE CALCUL. Une fenêtre s’ouvre, attendez que le calcul se termine

Dans RESULTAT clic droit sur LIGNE DE COURANT et cliquer sur INSERER

Sélectionner avec une fenêtre l’intégralité de l’avion

Paramétrez la fenêtre comme suit (pensez bien à sélectionner la Vitesse X), puis validez avec la coche VERTE

Vous obtenez le graphique suivant

Relevez sur le document réponse la vitesse maximale de l'écoulement d'air et comparez là avec celle saisie lors de la configuration de l'étude. Que constatez vous ?

Comparez les vitesses au dessus et en dessous de l'avion , concluez en justifiant la capacité de l'avion en papier à voler.

Vous disposez d'une soufflerie pour vérifier l'aérodynamisme de l'avion en papier.

Placer dans la soufflerie l'avion en papier sur son support, activer le brumisateur et diriger le flux de vapeur tout autour de l'avion.

Regarder attentivement l'écoulement d'air :

• avant l'avion
• autour de l'avion
• après l'avion

En vous aidant du document ressource D.Ress n°5 , caractérisez la forme de l'écoulement d'air tout au long de l'avion en papier.

Faites sur le document réponse, un croquis montrant l'écoulement d'air tout autour de l'avion

Concluez quand à la stabilité de l'avion en vol

On souhaite maintenant étudier les caractériser les forces exercées sur un avion réel en vol.

Il s'agit d'un avion militaire en phase ascensionnelle à vitesse constante s suivant un angle de 15° sous la poussée F des réacteurs. De façon simplifiée, R (50 kN) schématise l’action de la résistance de l’air sur l’ensemble de la structure, S est la résultante des actions de sustentation sur les ailes et A schématise la résultante des actions stabilisatrices de l’air dur l’aileron arrière. P (23 000 daN) est le poids de l’appareil. Une pré étude a permit de déterminer :

• A = 45kN
• S = 258 kN
• F = 110 kN

Identifiez la trainée et la portance de l'avion. Exprimez sous forme de vecteur les composantes suivant X et Y (la composante Z étant nulle) des 5 forces exercées sur l'avion.

Pour vous aider on rappelle :