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Ecole Nationale Polytechnique de Constantine Génie Mécanique

4eme Année Energétique TP Turbomachines

ESSAIS AERODYNAMIQUE EN SOUFFLERIE BUT DU TP L’objectif de ce TP est d'étudier les éléments aérodynamiques d’une aile d’avion lorsqu'elle subit un vent relatif. THEORIES L'aile d’avion est conçue de telle sorte que l’écoulement autour d'elle engendre une force de portance, verticale et dirigée vers le haut, qui compense le poids de l’avion, ce qui permet à l'avion de voler. Cette force est due à la différence de pression qui s’établit entre l'extrados et l'intrados du fait de la forme du profil. Le filet d'air sur l'extrados est accéléré ce qui entraîne une dépression. Sur l'intrados l'air est ralenti, puisque le chemin est plus court, ce qui entraîne une surpression. (fig. 1).

Figure 1: Composante de la force aérodynamique

On définit pour un profil d’aile (figure 2) dans le plan (x, z) les grandeurs suivantes : c : la corde ; e : l’épaisseur ; z(x) : la ligne de cambrure moyenne ou squelette ; V : la vitesse à l’infini amont ; α : l’angle d’incidence ; s : l’abscisse curviligne.

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Figure 2 : Définition d’un profil.

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LA RESULTANTE DES FORCES DE PRESSION L'air exerce des efforts sur l'aile d'avion (Fig. 1). La résultante R de ces efforts peut se décomposer alors en deux forces: Tx parallèle à la vitesse. connue sous le nom de la trainée Une force Une force Fz perpendiculaire à la vitesse. connue sous le nom portance La résultante aérodynamique varie selon de nombreux paramètres (surface, vitesse du vent relatif, densité de l'air, etc. .). La résultante varie également en fonction de la forme en plan de l'aile, de son profil, de son état de surface et de son incidence. On a coutume de regrouper ces derniers paramètres et de les représenter par des coefficients uniques dit coefficients aérodynamiques. Cz = Coefficient de portance Cx = Coefficient de traînée PROFIL DE L’AILE ETUDIE le profil d’aile étudié est le NACA 0012 (figure 3), un profil de la série à 4 chiffres (National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Il est muni de 20 prises de pression statique côté extrados et côté intrados. L’aile a pour envergure b = 150 mm et pour corde c = 300 mm. Tableau 1 : Coordonnées des prises de pressions du profil NACA 0012

Figure 3 : Profil NACA 0012 EXPERIENCE 1. L'aile d'avion est introduite dans la veine d'essai d'une soufflerie subsonique à aspiration à circuit ouvert. Les prises de pressions sont raccordées à un multi-manomètres. 2. Le ventilateur est mis sous tension, la vitesse de l’écoulement incident V est Mesurée à l’aide du tube de Pitot placé en dehors du sillage de l’aile. 3

Ecole Nationale Polytechnique de Constantine Génie Mécanique V =4 √ ∆ H avec

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∆ H=H tot −H stat

3. Pour chaque angle d'incidence α = -5°, -2°, +2°, +5°, +8°, +12°, +16°, +20° on mesure la valeur des 20 pressions du profil d'ail P xz. On détermine donc le coefficient de pression local: P −P s C P= xz Pt−P s Pxz: Pression appliquée à une génératrice du profil repérée par les coordonnées x et z. Pt: Pression totale régnante à l'amont. Ps: Pression statique régnante à l'amont. 4. Relever directement les forces de trainée et portance sur l’aile `à l’aide de la balance aérodynamique. TRAVAIL DEMANDER Pour V = 20 m/s 1. Tracer Cp = f(x/l) pour chaque incidence α. 2. Calculer les coefficients de portance et de trainée 3. Tracer 100Cx = f(α) et 100Cz = f(α) 4. Tracer la polaire de l'aile Cz = f(Cx) (La représentation graphique de Cz fonction de Cx se nomme polaire). Prendre ρ = 1.225 kg/m3 S = 450 cm2

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