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forces agissant à une certaine distance De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Un aéronef en mouvement (aérodyne) subit et développe des forces qui se classent en trois catégories :
L'analyse de ces forces se réalise habituellement dans un référentiel déterminé, dont l'origine est située sur le centre de gravité ou de poussée de l'appareil.
La distance entre le point d'application des différentes forces et l'origine du référentiel est souvent appelée "bras de levier".
Le produit d'une force par la distance donne un moment. Un moment induit une rotation selon les axes de rotation de l'aéronef.
Selon les trois axes d'étude des mouvements : roulis (x), tangage (y), lacet (z), on aura trois moments desquels on tire trois coefficients adimensionnés :
Convention : une rotation ou un moment est positif/-ive dans le sens trigonométrique (inverse des aiguilles d'une montre).
L'étude de la variation des moments en fonction des conditions de vol est primordiale pour s'assurer de la stabilité de l'appareil.
Stabilité longitudinale (stabilité en tangage) :
on définit l'angle d'attaque α entre l'écoulement d'air et le vecteur vitesse de l'appareil.
La stabilité longitudinale dans la littérature est communément mesurée via la marge de stabilité [1] définie telle que :
.
Physiquement, lorsque est négatif (c'est-à-dire que est positif), alors le moment de tangage (ou pitching moment en anglais) diminue lorsque l'angle d'attaque augmente, assurant ainsi que l'appareil ne va pas diverger de sa position d'équilibre lors d'une perturbation sur ou .
Les règles usuelles de sécurité pour le design d'avions commerciaux imposent et une bonne pratique est d'imposer pour assurer une manœuvrabilité suffisante.
Stabilité latérale (stabilité en roulis et lacet) :
la stabilité latérale est définie par la stabilité autour des axes de roulis et de lacet.
On définit l'angle de dérapage entre la vectrice vitesse de l'appareil et le fuselage et l'angle de roulis entre l'axe vertical du repère lié à l'appareil et la portance.
La stabilité autour de l'axe de lacet est généralement mesurée via le coefficient de lacet[1],[2] :
.
Physiquement, lorsque est négatif, le moment de lacet diminue lorsque l'angle de dérapage augmente, assurant donc la stabilité autour de l'axe de lacet.
La stabilité autour de l'axe de roulis est mesurée via le coefficient de roulis[1],[2] :
.
Pour les mêmes raisons que précédemment, doit être négatif pour que l'appareil soit stable autour de l'axe de roulis avec typiquement : [2].
Pour les avions possédant des ailes hautes, la stabilité autour de l'axe de roulis est généralement trivialement vérifiée.
Couplage roulis-lacet :
effet du lacet sur le moment de roulis, roulis induit :
Effet du lacet sur le moment de lacet, stabilité directionnelle :
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