Profils NACA L3 [PDF]

Zitiervorschau

Les Profils NACA 1 – INTRODUCTION Les caractéristiques aérodynamiques des profils d’ailes sont très importantes dans le domaine de la conception aéronautique, les principaux pays constructeurs d’avion disposent de toute une gamme de profils, on distingue les pays suivants : - USA , les profils NACA - Grande Bretagne , les profils RAF - Allemagne , les profils GOT - France , les profils EIFFEL L’Organisme Américain de recherche Aéronautique NACA (National Advisory Comitee for Aeronautics ) a existé du 3 mars 1915 au 1er octobre 1958. Il a alors été remplacé par la NASA. Il avait étudié et expérimenté différentes familles de profils d’aile répondant à diverses applications. Parmi ces dernières, il faut distinguer la famille de profils à 4 chiffres, celle à 5 chiffres et les profiles laminaires. Les paramètres géométriques du profil de l’aile : c : Corde du profil

Les paramètres géométriques les plus importants qui définissent les caractéristiques aérodynamiques d’un profil sont: 1. L’épaisseur relative maximale le rapport (t/c)max 2. La forme de la cambrure (ligne moyenne) yc 3. La forme du bord d’attaque ou le paramètre y 4. L’angle du bord de fuite TE 5.Rayon du bord d’attaque rLE

Les caractéristiques aérodynamiques du profil d’aile : Les caractéristiques aérodynamiques du profil d’aile qui sont importantes du point de vue stabilité et contrôle sont : 1. Le coefficient de portance 2.Le coefficient de trainée 3. Le rapport des coefficients de portance et de trainée 4. La position du centre de poussé 5. Le coefficient du moment de tangage. 3 - LES PROFILS NACA Les profils NACA sont caractérisés par la séparation des effets de courbure et de distribution d’épaisseur , on distingue : 3 – 1 SERIE NACA QUATRE CHIFFRES

Dans cette famille, La forme des lignes moyennes est exprimée analytiquement comme deux arcs d’une parabole tangente à la position de l’ordonnée maximale de la ligne moyenne, un profil est représenté par quatre chiffres. Le premier indique la cambrure maximale relative en pourcentage de la corde ; le deuxième représente en dixième de la corde la position de la cambrure maximale à partir du bord d’attaque et les deux derniers spécifient l’épaisseur relative maximale en pourcentage de la corde. Par exemple, dans le cas du profil NACA 4412 :   

Le 4 indique la cambrure maximale relative (4%) Le deuxième 4 indique la position de la cambrure maximale (40%) de c Le 12 indique l’épaisseur relative maximale (12%)

Remarquons qu’un profil symétrique sera du type NACA 00xx.

Nous allons maintenant voir les formules permettant de calculer les coordonnées des points d’un profil. Dans le cas des profils symétriques de cette famille, on se sert de l’expression suivante :

 yt 

t (0.2969 x  0.126x  0.351x 2  0.2843x 3  0.1015x 4 ) 0.2

Le rayon du bord d’attaque est :

r  1.1019t 2 avec : t : l’épaisseur relative maximale du profil Pour le cas des profils cambrés, la forme géométrique de la ligne moyenne est représentée par deux paraboles :

 yA y c x2x A  x  0 x x A 2  xA    yc  y A c x c x2x A  x A  xc  c x A 2  Où le point A (xA, yA), situé à la distance où la cambrure est maximale, représente le point commun des deux paraboles. Remarquons que yA représente la cambrure maximale et que xA en donne la position. L’équation de la forme géométrique d’un profil cambré est donc :  Pour l’extrados : xe = x – yt.sin ye = yc + yt.cos 

Pour l’intrados : xi = x + yt.sin yi = yc - yt.cos

Avec, yt identique à celui des profils symétriques et  = dyc/dx.

3 – 2 SERIE NACA CINQ CHIFFRES

Pour les profils NACA cinq chiffres la distribution d’épaisseur est identique à celle des profils NACA quatre chiffres. La lignes moyennes est définie différemment en déplaçant la position du bord d’attaque afin d ’ augmenter le coefficient de portance maximale. Pour cette série , le premier chiffre indique le coefficient de portance en le multipliant par (3/20) . Le deuxième et le troisième chiffre indiquent à partir du bord d’attaque la position de la cambrure maximale en pour cent de la corde en les multipliant par (1/2). Les deux derniers chiffres donnent l’épaisseur relative maximale en pour cent. Par exemple, le cas du profil NACA 23012 :  Le 2 indique le coefficient de portance à la conception cz= 2x(3/20)=0.3  Le 30 indique la position de la cambrure maximale 30x(1/2)%c)=0.15c  Le 12 indique l’épaisseur relative maximale (12%) 3 – 3 SERIE MODIFIER NACA QUATRE ET CINQ CHIFFRES MODIFIES

Les modifications importantes pour les deux séries , consistent à la variation systématique de la distribution d’épaisseur , ces modifications sont indiqués par deux chiffres situer après le tiret c’est l’exemple du NACA 4412-64 et NACA 23012-64. Le premier chiffre après le tiret indique la grandeur relative du rayon du bord d’attaque qui varie comme le carré de ce chiffre sauf pour les valeurs supérieurs à huit . Un bord d’attaque de forme normale est désigné par l’entier 6 et pour une forme pointue , il est désigné par l’entier 0. Le second chiffre indique la position de l’épaisseur maximale en dixième de la corde (0.4c). Les épaisseur modifiés sont définies par les deux les équations suivantes :

ne  a0 x  a1 x  a2 x 2  a3 x 3en..avant..de..l ' épaisseur..max imal ne  d 0  d1 (1  x)  d 2 (1  x) 2  d 3 (1  x) 3 en..arrière..de..l ' épaisseur.. max imal

Les coefficients a0 , a1 , a2 et a3 sont déterminés à partir des conditions suivantes : - Epaisseur maximale - Position de l’épaisseur maximale - Rayon du bord d’attaque - Rayon de courbure au point d’épaisseur maximale Les coefficients d0 , d1 , d2 et d3 sont déterminés à partir des conditions suivantes : -

Epaisseur maximale Position de l’épaisseur maximale Les coordonnés du bord de fuite Angle de bord de fuite

3 – 4 NACA série - 1 Les profils NACA série -1 sont la première famille des profils ayant une faible traînée et une grande vitesse critique . Ils sont caractérises par des petits rayons de bord d’attaque et relativement de grandes angles de bord de fuite et la pression minimale est située à 60 pour cent de la corde à partir du bord d’attaque. Les profils NACA série -1 sont désignés par cinq chiffres , le premier chiffre représente le numéro de la série , le second indique la position de la pression minimale en dixième de la corde . Le premier chiffre après le tiret donne le coefficient de portance à la conception en dixième et les deux derniers chiffres indiquent l’épaisseur maximum en pour cent de la corde , on prendra comme exemple le profil NACA 16 - 212 . 3 – 5 NACA série - 6 Les profils NACA série -6 sont généralement désignés par six chiffres avec une indication montrant le type de la ligne moyenne utilisée pour le profil. Le premier chiffre indique la désignation de la série , le deuxième montre la position de la pression minimale en dixième de la corde . Le premier chiffre après la virgule exprime la marge inferieure et supérieure du coefficient de portance pour une trainée minimale en dixième (cli±Δcl). Le premier chiffre après le tiret donne le coefficient de portance à la conception en dixième et les deux derniers chiffres indiquent l’épaisseur maximum en pour cent de la corde On accompagne cette série par la lettre alphabétique « a » pour indiquer le type de la ligne moyenne utilisée, si elle n’est pas spécifiée alors elle sera égale à l’unité , c’est l’ exemple du profil NACA 63 , 3 – 615 a=0.5 . (Serie:6, (x/c)pmin=0.3, Δcl=±0.3 , cli=0.6, t/c=0.12) . 3 – 6 NACA série - 7 Les profils NACA série –7 sont caractérisés par un grand nombre d’écoulements laminaires possibles sur les deux surfaces du profil , ils permettent un faible coefficient du moment de tangage relativement avec un grand coefficient de portance. Le premier chiffre désigne le numéro de la série , le deuxième indique en dixième de la corde à partir du bord d’attaque la position du gradient de pression favorable sur l’extrados alors que le troisième chiffre exprime la même signification mais concernant la région de l’intrados , la lettre « A » permet de les distingués des différents profils ayant les mêmes désignations numériques et les trois derniers chiffres ont les mêmes significations que pour les profils NACA série –6 , on donnera comme exemple le profil 747 A 315.

Tableau: Données expérimentales des profils NACA a faible vitesse pour un bord

d’attaque lisse (pour

)

REFERENCES : 1 IRA H.ABBOTT AND ALBERT E.VON DOENHOFF « theory of wing section » Dover Publications ,INC , NEW YORK 1959 2 Jan Roskam, Airplane flight dynamics and automatic flight controls Part I Roskam Aviation and Engineering Corporation 2001. [3] Jan Roskam and Chuan-Tair Edward Lan , Airplane Aerodynamics and performance Roskam Aviation and Engineering Corporation 1988. 4 JOHN D.ANDERSON ,Jr « Fundamentals of Aerodynamics » Mc GRAW-HILL BOOK , COMPAGNY 1984