Aérodynamique de l'aile

Code UE : AER108

  • Cours + travaux pratiques
  • 6 crédits

Responsable(s)

Nicolas ALFEREZ

Public, conditions d’accès et prérequis

Avoir le niveau de l'UE AER104 (Mécanique des fluides) ou être agréé par l'enseignant

Objectifs pédagogiques

A l'issue de ce cours, vous serez capable :
  • d'analyser les écoulements et leurs actions mécaniques autour d’une aile ;
  • de calculer les performances aérodynamiques d’une voilure ;
  • d'utiliser un outil numérique pour obtenir des solutions numériques approchées ;
  • d'utiliser un logiciel de simulation pour le dimensionnement d’avion en vol subsonique ;
  • d'utiliser des données expérimentales de soufflerie aérodynamique.

Compétences visées

Dimensionner une voilure d'avion en régime subsonique dans un contexte de bureau d'étude.

Contenu

Cet enseignement est organisé en sept séquences pédagogiques dont les intitulés et objectifs d'apprentissage sont détaillés ci-après.
Chaque séquence listée comprend un cours à étudier, des TD basés sur le cours (à effectuer seul·e ou à plusieurs et à remettre à l'enseignant). Un projet de calcul numérique complète la séquence 4. Il permet des calculs d'intérêt pour l'ingénieur, sinon impossible à obtenir (quelques connaissances de base du langage de programmation Python seront utiles). La séquence 7 donne lieu à l'exploitation de données issues d'une campagne d'essai en soufflerie effectuée sur les installations de l'IAT.

Séquence 1/ Fondamentaux des apprentissages dans ce cours
  • Anticiper les effets de certaines propriétés des substances fluides (compressibilité, viscosité) sur l'étude des performances aérodynamiques ;
  • Utiliser la notion de similitude pour exploiter des données expérimentales ;
  • Calculer les efforts aérodynamiques autour d'obstacles à l'aide des coefficients aérodynamiques.
Séquence 2/ Simplifier la physique : une étape incontournable
  • Formuler la théorie potentielle en faisant l'hypothèse d'un écoulement incompressible, non visqueux et irrotationnel ;
  • Identifier les écoulements potentiels élémentaires ;
  • Appliquer la méthode des superpositions pour reconstruire des écoulements autour d'obstacles ;
  • Calculer les pressions aérodynamiques autour d'objets.
Séquence 3/ Le profil d'aile : de la ligne portante à la géométrie plane
  • Formuler la théorie de l'aile mince en 2D en appliquant la théorie potentielle et en négligeant son épaisseur  ;
  • Formuler la variation des coefficients aérodynamiques en fonction de l'incidence ;
  • Utiliser la méthode des panneaux pour calculer le chargement aérodynamique autour de géométries planes ;
Séquence 4/ L'aile : effets des tourbillons marginaux
  • Formuler la théorie de l'aile d'envergure finie pour prendre en compte les effets de bout d'aile ;
  • Utiliser la théorie de la ligne portante de Prandtl pour prendre en compte l'allongement et la forme de l'aile sur les performances aérodynamiques ;
Séquence 5/ A l'interface entre l'air et l'objet
  • Prendre en compte la couche limite dans les performances aérodynamiques ;
  • Utiliser le logiciel de simulation XFLR5-Xfoil afin d'appliquer la méthode d'interaction visqueux/non visqueux
Séquence 6/ Effets de compressibilité
  • Intégrer des corrections de compressibilité en condition de vols subsoniques « rapides ».
Séquence 7/ Repousser le décrochage, augmenter la portance
  • Décrire les mécanismes propres aux dispositifs hypersustentateurs,
  • Décrire les mécanismes propres à certains dispositifs de contrôle des décollements
Travaux Pratiques
La formation est complétée par des travaux pratiques qui se déroulent sur les bancs d'essai et dans les souffleries du laboratoire de la chaire d'aérodynamique industrielle.
Vous trouverez des informations complémentaires sur nos formations à l'adresse : https://mecanique-materiaux.cnam.fr/

Bibliographie

  • E.L. HOUGHTON, PW. CARPENTIER : Aerodynamics for Engineering Students (Arnold, 1993)
  • KUETHE, CHUEN-YEN CHOW : Fondations of Aerodynamics (Wiley, 1997).
  • J.D. ANDERSON : Fundamentals of aerodynamics (McGraw Hill, 2010)
  • H. ABBOTT, A.E. VON DOENHOFF : Theory of wing sections (Dovers, 1959).

Cette UE apparaît dans les diplômes et certificats suivants

Contact

EPN04 Ingénierie mécanique et matériaux
2 rue Conté 31.0.47
75003 PARIS 03
Tel :01 58 80 84 37
Habsatou DIA

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UE

    • Paris
      • Centre Cnam Paris
        • 2021-2022 1er semestre : FOAD 100%
        Comment est organisée cette formation ?

        Organisation de la modalité FOAD 100%

        Planning

        1er semestre

        • Date de démarrage : 20/09/2021
        • Date limite d'inscription : 02/11/2021
        • Regroupements facultatifs : aucun
        • Date de 1ère session d'examen : 24/01/2022
        • Date de 2ème session d'examen : 25/04/2022

        Accompagnement

        • Plateforme Moodle

        Ressources mises à disposition de l'auditeur

        • Documents de cours
        • Enregistrement de cours
        • Documents d'exercices, études de cas activités
        • Bibliographie et webographie

        Modalités de validation

        • Examen sur table
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