Stabilités
Cette section fait appel aux fiches techniques de
Michel Suire
|
Dans son élément, notre avion se déplace suivant 3 axes.
 On peut simplifier en parlant d'une part de sa stabilité horizontale sur l'axe de tangage et d'autre part de sa stabilité latérale couplant les axes de lacet et de roulis. Il est clair que pour être agréable à piloter, un avion doit être doté d'une stabilité correctement ajustée. Trop de stabilité rendant l'avion lourd aux commandes, situations ennuyeuses au décolage et à l'atterrissage ou au contraire, un manque de stabilité rendant l'avion dangeureusement très maniable avec des efforts très faibles au commandes et le risque de dépasser le facteur de charge. Il y a bien antagonisme entre stabilité et maniabilité. |
Stabilité horizontale
Stabilité latérale
Mise au point
Stabilité horizontale
Stabilité horizontale
Foyer et limite centrage arrière
Plage de centrage
Limite extrême avant de centrage 
Débattements profondeur
Calage de l'empennage
|
Stabilité horizontale Face à une perturbation lors d'un vol stable, l'avion peut répondre de diverses façons. Sans action du pilote pour contrer la perturbation, l'avion ne devra compter que sur sa stabilité propre,
autrement dit sur sa géométrie et la répartition des masses pour revenir à l'équilibre. On utilise le terme stabilité manche bloqué pour décrire cette situation. |
|
Foyer et limite de centrage arrière Pour faire simple, le centre de gravité doit se situer en avant du foyer aérodynamique de l'avion. Pour comprendre la notion de foyer, il faut imaginer une maquette placée dans une veine d'air et pouvant osciller sur son axe de tangage évoluant de la position 1 à la position 5. Entre les points 3 et 4, existe un point caractéristique d'équilibre à la limite entre la tendance à cabrer ou piquer, C'est le FOYER de l'avion. La formule simplifiée de Lapresle permet de calculer la position du foyer pour un monoplan avec un moteur placé à l'avant. Foyer en % de CA = 0.225 + 0.37 *((SS*BLAR)/(SA*CA)) position du foyer = 46.75 % de la corde d'aile Le centre de gravité (CG) maxi arrière devra être placé en avant de ce point. La distance entre le foyer et le CG est la marge statique, exprimée en % de la corde d'aile, elle exprime le degré de stabilité de l'appareil. Quelques exemples de marge statique  Une valeur comprise entre 15 % et 20 % est reconnue pour assurer un bon compromis entre stabilité et maniabilité pour un avion (et un pilote) de loisir. Pour un choix sage, la marge statique est choisie à 17.5 %, et permet de fixer la position maxi arrière du Centre de Gravité. CG maxi arrière = 29.25 % de la corde d'aile. |
|
Plage de centrage Un centrage trop avant limite l'efficacité de la profondeur ce qui est très handicapant particulièrement à basse vitesse lors
du décollage et de l'atterrissage, phénomène encore augmenté volets sortis. La notice N°007 de M.Suire expose la méthode proposée par M.Kieffer. La distance entre le CG avant et le CG arrière est donnée par les courbes "plage de centrage" à partir du rapport surface d'empennage horizontal / surface d'aile. Centrage maxi avant = 20.25 % aaaaaaaaaaaa Centrage maxi arrière = 29.25 % |
|
Limite extrême avant de centrage La méthode ci dessus place le CG maxi avant d'une manière conservative. La notice N°048 de M.Suire expose une méthode plus précise prenant mieux en compte la portance max de l'aile volets sortis et la "déportance" max de l'empennage horizontal (Cze) au braquage maximum de la commande de profondeur ..... une situation extrême ! la formule est validée dans l'exemple du DR 400.  En simulant la même situation pour le DA01, avec une profondeur monobloc et braquage max de 12° (débattement classique pour tous les Jodels à empennage monobloc),
A partir de la polaire on obtient pour l'empennage d'allongement 3.13 équipé d'un NACA 0012 un Cze de 0.69. 
 Centrage maxi avant = 14.3 %
|
|
Bilan centrage  |
|
Débattements de profondeur  |
|
Calage de l'empennage Il s'agit de calculer l'angle de calage de l'empennage par rapport à l'axe du fuselage. Le calcul est effectué au centrage max avant, le plus pénalisant Ce calage est fonction de celui de l'aile 1.0° choisi dans l'item "Polaires" en assurant une traînée minimum du fuselage à la vitesse de croisière.  L'angle de déflexion de l'air (e) produit par le profil est calculé avec la formule de Toussaint.  e = 1.8° Quelques petites cotations à poser avant de calculer l'effort Fe à appliquer sur l'empennage pour stabiliser le vol en croisière.  Fe = - 5 kg on devra donc caler l'empennage en négatif pour obtenir cette déportance.Puis on sort Cze de la formule Fe = 1/2 * Rho * V*V * Se * Cze Cze = - 0.004 (autant dire zéro) Avec une portance à zéro, le plan fixe avec NACA 0012 est donc calé à 0° par rapport au vent relatif défléchit de l'aile,
c'est à dire à une valeur égale à l'angle de déflexion. L'empennage sera calé à - 1.8° par rapport au fuselage. Il sera facile de repérer après le premier vol la position du trim de profondeur et de recaler le calage de l'empennage
pour éviter toute traînée néfaste. |
Stabilité latérale
|
On peut décomposer la stabilité latérale en stabilité de lacet (dérive) et en stabilité de roulis (ailerons). Ces deux stabilités sont intimement liées. |
|
Stabilité de lacet ou stabilité de route La surface de la dérive va assurer cette stabilité par un effet girouette avec une surface latérale en arrière du CG nettement supérieure à celle située en avant.  En dimensionnant l'empennage, il a été vérifié que son volume est suffisant. On peut également essayer de vérifier que la répartition des surfaces latérales est correcte. Autrement dit, si la position du centre de poussée latérale du fuselage (centre de gravité des surfaces) est correctement placé en arrière du CG donnant ainsi un rappel suffisant et dans le bon sens en cas de perturbation. Une silhouette en carton représentant toutes les surfaces latérales est réalisée pour positionner le CPL.  La distance entre CG et CPL est généralement comprise entre 10% et 18% de la longueur du fuselage avec une valeur conseillée de 17.5% . Pour le DA01 cette valeur est trouvée à 16.6 %. Il faut ajouter que la flèche négative de l'aile ne va pas dans le sens de l'amélioration de la stabilité de route, et que les effets moteur compliquent l'analyse ! Débattements de la direction = + et - 25°. |
