Sciences et technologies (Charleroi)
Aérodynamique et performances d'avions

Connaissances

A l'issue du cours, l'étudiant pourra expliquer:
- l'importance de l'aérodynamique dans le monde des sciences de l'ingénieur
- les concepts de base en mécanique des fluides, tels que couche limite, écoulement laminaire ou turbulent, viscosité, etc.
- l'origine des efforts aérodynamiques sur les corps plongés dans un écoulement
- le développement de la théorie des profils, son importance et ses limitations
- les correction à apporter à la théorie des profils pour tenir compte des effets d'envergure finie ou de compressibilité
- le concept d'onde de choc dans un écoulement
- la définition de l'atmosphère standard et son importance dans le calcul de performances
- le développement d'équations permettant de prédire les paramètres cruciaux de performances tels que distance franchissable, plafond opérationnel, vitesse de montée, etc.

Aptitudes

A l'issue du cours, l'étudiant sera capable de:
- décrire l'écoulement dont on fait l'étude par le calcul de nombres adimensionnels appropriés
- calculer les efforts aérodynamiques sur les corps plongés dans un écoulement, par exemple au moyen de la théorie des profils
- apporter les corrections nécessaires sur les courbes de portance, trainée, etc. lorsque l'on tient compte des effets d'envergure finie et de compressibilité
- calculer divers paramètres ayant trait à la performance en vol des avions

Compétences

A l'issue du cours, l'étudiant pourra:
- Appliquer les théories vues au cours aux fins de calculs des paramètres aérodynamiques d'un avion
- Mais également, utiliser les concepts de mécanique des fluides vus au cours dans un contexte industriel non strictement aéronautique (typiquement: aérodynamique des voitures, turbomachines, éoliennes, etc.)

1. Introduction: situer le contexte et l'importance de l'aérodynamique au travers de ses domaines d'application
2. Rappels de mécanique des fluides: repréciser les notions importantes telles que régimes laminaires/turbulents, couche limite, nombre de Reynolds, nombre de Mach, ...
3. Théorème de Vashy-Buckingham: introduire le concept de similitude d'écoulement et en déduire l'importance des nombres adimensionnels en aérodynamique
4. Efforts aérodynamiques: calcul de la résultante aérodynamique sur un corps plongé dans un écoulement
5, Ecoulements potentiels: hypothèses et calculs de ces écoulements particuliers, dont la compréhension est indispendable à la théorie des profils
6. Théorie des profils: calcul de la portance sur un profil plongé dans un écoulement non visqueux
7. Ailes d'envergure finie: l'influence sur la traînée et la portance d'une aile d'envergure finie, comparée aux calculs sur les profils
8. Compressibilité: étude plus détaillée des écoulements subsoniques compressibles
9. Application de l'aérodynamique: ouverture d'esprit sur des applications de l'aérodynamique hors la conception des avions (turbomachines, aérodynamiques des voitures) - fonction du temps restant et des sujets intéressant les étudiants
10. Atmosphère standard: définition de l'atmosphère standard, capitale pour comprendre les notions de performances
11. Performances d'avion: étude des performances dans les différents régimes de vol

• Cours magistraux
• Exercices dirigés
• Travaux personnels

Type de support

Diapositives

Références

Diapositives du cours, regroupées suivant les différents chapitres (disponibles sur ecampus) - Valkenborgh Benjamin

J.D. Anderson. Fundamentals of Aerodynamics. McGraw-Hill, 2011