TPE Aerodynamisme

Problématique: Comment l'aérodynamisme a-t-elle été exploité par l'homme afin de l'aider dans les différents transports ?

April 25, 2017

Aéronautique

Comment les oiseaux peuvent-ils voler ? Est-ce que les hommes pourront voler ? Les hommes commencèrent à se questionner dès la Renaissance.

Introduction :

Depuis la création des premiers avions en 1890, les hommes n’ont cessé d’améliorer la mécanique afin d’améliorer les performances. En effet depuis le XXe siècle, les hommes ont mis en place plein de nouvelles technologies afin de perfectionner les avions notamment dans l’aérodynamisme. Cela permet de modifier la vitesse, la sécurité, la maniabilité…

Quelle est le résultat de l’aérodynamisme dans le domaine de l’aéronautique ?

Etude de cas sur F14 Tomcat :

Quelle est la particularité de cet avion ?

Le F14 Tomcat est un avion militaire des années 70 utilisé par l’armée américaine puis iraquienne, cet avion n’a plus volé depuis 2006. Ce prototype a été utilisé notamment pendant la guerre du Vietnam et la guerre froide. Cet avion a pour armement des armes de longues portées.

Le F14 Tomcat a la particularité d’avoir des ailes à géométrie variable, ce qui signifie que les ailes peuvent changer de formes. En effet, cet avion peut atteindre une vitesse dépassant les 2 000 km/h, il est donc extrêmement profilé afin de rentrer dans les normes de l’aérodynamisme.

D’ une part les avions sont très profilés, avec des ailes « delta », et le nez de l’avion formé d’un pic afin d’aller plus vite et d’avoir une portée plus favorable. La masse est malheureusement très lourde, notamment lorsqu’ il équipé d’armement mais la puissance des moteurs « compensent ».

Quel est l’utilité des ailes à géométrie variable ?

Les ailes du F14 Tomcat permettent de modifier la vitesse de l’avion, en effet lorsque celui-ci vole en basse altitude, les ailes sont « déployées », l’envergure de l’avion est plus grande, les ailes étant sorties, l’air « butte » cela ralenti l’avion. Contradictoirement, lorsque les ailes sont « rentrées », l’avion a une envergure plus petite, l’appareil est plus profilé et l’air « s’écoule ».

Chacune de ses ailes a ses avantages et ses inconvénients :

Lorsque l’aile a une plus grande envergure, la vitesse diminue ainsi que la trainée alors que lorsque l’envergure est plus petite la trainée et la vitesse augmentent, tout comme la maniabilité.

Expérience sur l’envergure des ailes :

Vidéo

Conclusion :

Le F14 Tomcat est un avion parmi d’autres ayant la particularité d’avoir des ailes pouvant changer de forme, cela en résulte une optimisation de la vitesse et de la maniabilité ou de la trainée et du carburant. De plus cette forme d’aile à flèche variable représente peut être l’avenir des avions.

En effet il existe plusieurs projets pour les avions de lignes du futur, l’un des plus probables semble être un avion ayant des ailes pouvant modifier l’envergure. Ceci n’est qu’un projet mais semble réalisable afin d’optimiser du temps et du carburant. Si ce projet se réalise, les avions auront les ailes « déployées » lors de la phase montante et de la phase de descente et auront les ailes rentrées entre deux. Le problème majeur est que cela coute chère mais aussi que le poids sera encore plus alourdi, c’est pour cela qu’ actuellement les chercheurs travaillent sur un alliage fait de carbone afin que celui-ci soit résistant et léger.