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Si je lance un boomrang, je maperçois que celui ci tourne sur lui même. Que je le lance doucement ou fort il tourne toujours sur lui même, un avion c'est pareille, des axes sont en rotation autour d'un centre de gravité.
Cette force, qui agit avec un bras de levier, créer le produit d'une force par une distance pour obtenir la rotation du mobile autour d'un des trois axes de sa trajectoire, ou pour conserver la trajectoire du mobile soumis à une excitation extérieure déstabilisante.
Pour modifier ces axes il suffit de créer une force dont la droite daction est le plus loin possible du centre de gravité.
- le roulis qui est linclin'aison latérale en virage avec les ailerons (manche).
- le tangage est la rotation dans le plan vertical pour cabrer (monter) ou piquer (descendre) avec la gouverne de profondeur (manche).
- le lacet est la rotation dans le plan horizontal pour tourner à gauche ou à droite avec la gouverne de direction (palonnier).
La chaîne de commande de vol est constitué ainsi :
- Un émetteur que le pilote actionne directement (manche et palonnier).
- Un récepteur la surface mobile ou le système qui permet de la bouger (gouverne ou servocommande).
- Une transmission entre lémetteur et le récepteur (mécanique ou électro hydraulique)
- Des butées afin de limité le débattements maximum autorisé par le constructeur par les gouvernes.
La partie qui se trouve a l'arrière du fuselage, plus souvent appeler la dérive ou empennage est le plan fixe verticale et horizontale qui permet de stabiliser l'avion et de modifier l'axe du tangage et du lacet.
- Dérive verticale qui est la partie fixe de la gouverne de direction elle assure la stabilité de route.
- Dérive horizontale qui est la partie de la gouverne de profondeur elle assure la stabilité et la compensation de régime (stabilisateur ou Plan horizontale réglable).
- Gouverne de direction qui permet d'effectuer les maneouvres autour de l'axe de lacet.
- Gouverne de profondeur qui permet d'effectuer les maneouvres autour de l'axe de tangage.
La gouverne de profondeur (tangage) :
La position de la gouverne de profondeur peut être à :
- Empennage horizontale classique sur la partie arrière du fuselage (photo ci dessus Air France)
- Empennage horizontale au sommet de la dérive, c'est un empennage en T qui permet de reculer le plus possible la profondeur, et donc d'augmenter son efficacité en accroissant le bras de levier entre la gouverne et le centre de gravité. Toutefois à grande incidence cet empennage en T peut se retrouver en partie masqué par les sillages de la voilure et des nacelles et perdre de son efficacité, enfin sa conception pose des problème de structure et donc de masse.
Quand je tire sur le manche , la gouverne de profondeur crée une force vers le bas, cette force oriente le nez de l'avion vers le haut. Je fais prendre à l'avion de lincidence pour que la portance équ'ilibre toujours mon poids et me permet de modifier ma trajectoire vers le haut ou le bas.
Il est constitué d'un plan horizontal fixe à l'arrière appeler empennage présentant un volet dit de profondeur mobile ou à lavant d'un plan canard présentant un volet de profondeur mobile. Le plan canard n'est pas un empennage, mais une aile portante. Dans ce cas c'est laile arrière qui est le stabilisateur en tangage.
La gouverne de direction (lacet) :
Quand je pousse sur le palonnier, la gouverne de direction crée une force vers la gauche ou la droite, cette force oriente l'avion à gauche ou a droite.
Il est constitué d'un plan verticale fixe à l'arrière appeler empennage présentant un volet dit de direction mobile
Il permet de contrôler l'avion au sol ou pour modifier l'axe du lacet en vol, pour effectuer un atterrissage en crab par exemple, effectuer une glissade. Si le pilote enfonce la pédale de gauche, la gouverne se braque du coté gauche et donc l'avion pivote autour de son centre de gravité vers la gauche.
La gouverne de gauchissement (roulis) :
Quand je tourne le manche, la manuvre des ailerons permet à l'avion de virer.
Il est constitué de partie mobile fixé sur la voilure de l'avion, leur action de droite et gauche en sens inverse permet de prendre du roulis.
Lorsque vous tourner le manche à gauche, laileron gauche monte ce qui à pour effet de diminuer la pression du vent exercer sur lintrados au même moment laileron de droite lui a l'effet inverse c'est sur lextrados que la pression du vent est diminuer, ainsi l'avion tourne sur la gauche.
Lorsque vous tourner le manche à droite, laileron droit monte ce qui à pour effet de diminuer la pression du vent exercer sur lintrados au même moment laileron de gauche lui à l'effet inverse c'est sur lextrados que la pression du vent est diminuer, ainsi l'avion tourne sur la droite.
Le compensateur
Le compensateur (appelé aussi trim) est un dispositif qui agit sur les efforts aux commandes. On distingue le compensateur de régime, réglé par le pilote et qui permet de supprimer les efforts permanents. Le compensateur dévolution qui est transparent pour le pilote, permet de diminuer les efforts.
Il peut y avoir un compensateur pour chacune des gouvernes (profondeur, direction et/ou ailerons). Les avions légers ne sont généralement équipés que d'un seul compensateur, celui pour la gouverne de profondeur et donc la rotation en tangage.
Le compensateur dévolution :
Un compensateur dévolution est un système destiné à diminuer les efforts du pilotes sur les commandes des gouvernes. Ces systèmes peuvent être aérodynamiques (tabs) ou mécaniques (servocommandes).
- Le guignol est libre sur son axe.
- Le déplacement de la commande entraîne en rotation le guignol qui braque le servo-tab.
- La force aérodynamique crée sur le servo-tab engendre un moment qui braque la gouverne.
- La gouverne en se braquant diminue le braquage du servo-tab et l'ensemble simmobilise quand le moment de charnièere de la gouverne est égal a celui du servo-tab.
- Le moment de leffort à fournir sur la commande est égal au moment de charnière du servo-tab.
Le compensateur de régime :
Un compensateur de régime est destiné à provoquer lannulation de leffort dans la commande de vol pour un braquage et un régime de vol donné ou à supprimer la nécessité de braquer la gouverne. Il peut être le secours des commandes principales en cas de rupture de ceux-ci.
Il existe plusieurs sorte de compensateur de régime :
Le compensateur fixe équipé d'une lame fixé sur le bord de fuite de la gouverne qui peut être plié a la demande et permet de compenser un défaut de l'avion
Le compensateur réglable au sol (même principe que le fixe)
Le Trim-tab qui est en rotation grâce à une commande de trim.
- Trim profondeur pour axe de tangage
- Trim direction pour axe de lacet
- Trim aileron pour axe roulis
Le compensateur mixte :
Un compensateur mixte est la superposition d'une fonction de compensation de régime sur la fonction d'un compensateur dévolution par modification du point fixe sur la structure.
Le défauts des gouvernes :
Le buffeting se produit lorsque lécoulement devient turbulent en cas de braquage important, incidence élevé de l'avion ou défaut de la structure.
Le flutter est est une vibration dangereuse qui prélève de l'énergie cinétique de lécoulement provoquant une torsion ou une flexion des gouvernes.
Une gouverne perd son efficacité si lécoulement de l'air autour de celui-ci n'est pas suffisamment dynamique suite à une vitesse trop faible de l'avion, une couche limite épaisse ou un effet de masque (ex : gouverne de profondeur dans le sillage de la voilure).