DA 01 aaa U L M

Polaires

La polaire d'aile permet d'obtenir les caractéristiques d'un profil en mettant en relation les coefficients de portance et de trainée en fonction de l'incidence.
Elle est dépendante de la vitese de l'écoulement de l'air et de la corde du profil : nombre de Reynolds ainsi que de l'allongement de l'aile.
Les données disponibles seront recalculées pour le DA01 avec une aile de 7.5 d'allongement et fonctionnant à 2.9 M de Reynolds
La polaire complète de l'avion va permettre de déterminer les performances aérodynamiques.

Cette section reprend principalement :
Desgranchamps : "Le projet aérodynamique"
D. Marie : "Détermination des caractéristiques d'un avion léger"
H.Fékété : "La construction des aéronefs légers"

NACA report Polaire NACA 23015 >
Volets Trainées
Polaire avion complet Angle de calage de l'aile


Les données relatives au profil NACA 23015 sont extraites de deux rapports NACA
NACA report 610
NACA report 673
Ce dernier présente l'avantage de donner des résultats avec volets "Plain flaps" de 25% de corde.



Le rapport NACA-673 donne les caractéristiques du profil NACA 23015
à allongement 6 et 0.609 M de reynolds.
il faut donc recalculer les polaires pour un allongement 7,5 et 2.9 M de Reynolds.
La déflexion maximale des flaps sera limitée à 25°.
Les spécialistes trouveront sans doute de nombreuses approximations et racourcis dans mes estimations ......

correction allongement

correction nb Reynolds

Quand l'allongement passe de 6 à 7.5, le Cz passe de 0.934 à 0.947
Quand le nombre de Reynolds passe de 0.609 à 2.9 le Cz passe de 0.969 à 1.136

La correction s'effectue en multipliant les Cz d'origine par le produit (0.947/0.934) x (1.136/0.969)


il reste à effectuer les corrections de Cx.
N'ayant rien trouvé à me mettre sous le dent dans la littérature (sûrement mal cherché),
la suite est sans doute un peu osée !
D'une part le Cx varie très peu dans une plage restreinte de nombre de Reynolds
D'autre part je ne juge pas la différence entre les Cx à allongement 6 des rappots NACA et l'allongement 7.5 de mon projet très significative.
J'ai donc choisi d'utiliser pour mes calculs les valeurs de Cx données pour le 23015 à allongement 6 et 3.2M de Reynolds dans le rapport NACA 610.
Pour les Cx à déflexion 10° et 25°, les valeurs de Cx du rapport NACA 673 seront affectées du facteur d'augmentation de CX entre 0.609 M Re et 3.2 M Re à déflexion 0°.

Polaire NACA 23015 allongement 7.5 et 2.9 M Reynolds



Avant de pouvoir calculer les performances, il faut estimer toutes les trainées parasites : empennage, fuselage, train d'atterrissage, les interactions aile/fuselage et fuselage/empennage ainsi que les trainées de refroidissement du moteur et les ajouter à la trainée de l'aile seule te avec volets.
L'estimation de ces trainées est cependant difficile à évaluer sans essais en soufflerie avec pour conséquences d'éventuelles différences de performances entre le calcul et les essais en vol.
Pour ces raisons, j'ai choisi d'utiliser en priorité les formules empiriques qui n'ont semblé les plus simples !!!

Trainée empennage = 15% trainée aile volets 0°
Cx emp = Cx aile * 0.15

Trainée fuselage
Cxf = (0.12 * l * h / SA) * 1.1
Le Cx du fuselage variant peu avec l'incidence, il est admis qu'il atteint les 3/2 de la valeur calculée au Cz maz et varie linéairement entre de Cx mini et Cx maxi de l'aile.
La valeur calculée est majorée de 10% pour tenir compte des divers décrochements et entrées d'air.

Interaction fuselage / empennage
Elle correspond à 4 angles droits et on compte 2% du Cx de l'empennage par angle droit soit un total de 8% de la traînée de l'empennage

Interaction fuselage / aile
Est assimilée à 40% de la trainée de profil de l'élément de l'aile encastré dans le fuselage
Dans le cas du DA01-ULM : 7 % de Cx de l'aile volets à 0°

Trainée de refroidissement
Varie à l'inverse de la vitesse
Cx rf = (0.25 + (0.15 * Cz)) / 100

Trainée du train d'atterrissage
Les auteurs pourrairent accorder leurs violons !!!!
J'ai choisi la méthode dite "Drag Aera" qui multiplie
le rapport surface frontale / surface d'aile par un coefficient de forme.
roue carénée : coeff = 0.13
roue non carénée : coeff = 0.25
jambes de train arrière : coeff = 1.4
jambes de train avant : coeff = 0.3
On ajoute ensuite 20% de trainée pour tenir compte des interactions.


Trainée des haubans , pour des haubans carénés
Surface frontale x 0.004
traînée des haubans = 0.0005


A titre indicatif, le pourcentage de traînée de chaque élément à incidence 2°

La trainée des trains peut sembler importante.
D'après Höerner elle est comprise entre 25% et 50% des trainées parasites.
Dans le cas du DA01 c'est 39.5% .... peut mieux faire !


Avec tous ces éléments, il est possible de tracer la polaire de l'avion complet.

Et de montrer les points caractéristiques de la polaire.


Méthode graphique mettant en relation la polaire, le poids, la surface d'aile et la puissance utile du moteur, la polaire logarithmique permet astucieusement de déterminer les performances.
C'était un moyen simple et rapide d'analyse des performances en fonction des variations de poids, surface et puissance à l'époque ou les ingénieurs ne disposaient pas des moyens de calculs offerts par les ordinateurs.

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Angle de calage de l'aile.



C'est l'angle "a" entre la corde du profil de l'aile et l'axe longitudinal de l'avion.
Il va positionner le fuselage par rapport à la trajectoire.
Un choix judicieux va permettre de minimiser la traînée du fuselage en vol de croisière.

La vitesse max de calcul est lue à 168 km/h sur la polaire logarithmique.
La vitesse de croisière (Vc) est estimée à 0,9 Vmax soit 151 km/h
Cette valeur semble assez optimiste comparée à la vitesse de croisière des monoplaces retenus en début d'étude (137 km/h)
Le calcul du calage de l'aile impose de choisir une vitesse de croisière moyenne (Vcm), 150 km/h est retenu pour le calcul du calage de l'aile sur le fuselage.

Il suffit donc de calculer le Cz necessaire pour voler à 150 km/h
Cz à 150 km/h (41.67 m/s) = (M*9.81)/(1/2*1.225*SA*V*V) = (330*9.81)/(0.5*1.225*7.5*41.67*41.67)
Cz à Vcm = 0.406

Et de lire sur la polaire l'angle correspondant.

L'angle de calage ainsi calculé est de 2.84°.

Le calage choisi sera de 3.0°.