Comment le downwash affecte-t-il l'angle d'attaque?

Oct 24 2020

De nombreux manuels d'aérodynamique, ainsi que de nombreuses réponses sur ici et sur des sites Web similaires, affirment que le lavage en aval d'une aile induit un angle d'attaque net qui est inférieur au simple fait de regarder la direction du flux et l'orientation de la corde. Ils continuent alors souvent à dire que la portance est perpendiculaire à cette "direction d'écoulement induite", expliquant que la composante parallèle à la direction d'écoulement perçue à l'origine est la traînée induite. Je lutte avec cette idée, car ma compréhension actuelle de l'ascenseur veut que le downwash lui-même soit un produit de la génération d'ascenseur et donc un produit de l'angle d'attaque.

De plus, en regardant les visualisations des champs d'écoulement autour d'une aile, nous pouvons voir à la fois le lavage vers l'avant de l'aile et le lavage vers le bas derrière elle. Intuitivement, j'ai tendance à penser que le downwash, étant en aval de l'aile, ne peut plus vraiment affecter la dynamique d'écoulement autour de l'aile. A l'inverse, le lavage ascendant, étant en amont de l'aile, devrait affecter l'écoulement autour de celle-ci, augmentant l'angle d'attaque et donc la portance produite.

La seule explication que j'ai fournie est la suivante, même si je ne suis pas sûr que ce soit correct:

Etant donné que toute aile produisant de la portance doit introduire un net lavage vers le bas sur l'air environnant, le mouvement moyen de l'air sur toute l'aile doit également être négatif. Je suppose que mon problème avec cette explication est que j'ai toujours pensé à l'angle d'attaque en fonction de l'orientation de la corde et de la direction du flux. Est-il correct de supposer que, en regardant de près le champ d'écoulement autour d'une aile, "l'angle d'attaque traditionnel" n'a pas autant d'importance puisque les grandes vitesses d'écoulement induites devant l'aile donneront un angle d'attaque "aérodynamique" réel, c'est-à-dire que l'angle auquel l'air venant en sens inverse frappe réellement l'aile (par opposition à l'angle entre la direction du flux libre et la ligne de corde) diffère considérablement?

Je m'excuse si ma question n'est pas très compréhensible, j'ai eu du mal à la formuler. Dans tous les cas, je serais ravi d'avoir une réponse et je ferai de mon mieux pour clarifier ce qui n'est pas clair.

Réponses

4 PeterKämpf Oct 24 2020 at 09:20

Est-il correct de supposer que, en regardant de près le champ d'écoulement autour d'une aile, "l'angle d'attaque traditionnel" n'a pas autant d'importance puisque les grandes vitesses d'écoulement induites devant l'aile donneront un angle d'attaque "aérodynamique" réel, c'est-à-dire que l'angle auquel l'air venant en sens inverse frappe réellement l'aile (par opposition à l'angle entre la direction du flux libre et la ligne de corde) diffère considérablement?

Oui. Observez simplement l'angle auquel les lamelles pointent vers le bas: elles sont orientées vers la direction locale du flux qui est fortement vers le haut au bord d'attaque lorsque le coefficient de portance est élevé.

Configuration d'atterrissage typique d'une aile d'avion de ligne, d'après un article de AMO Smith , McDonnell-Douglas, dans Journal of Aircraft, Vol 12 No 6, 1975. Comme toujours: des lignes de courant convergentes indiquent une accélération du débit et une baisse de la pression tandis que des lignes de courant divergentes montrent une décélération et une augmentation du débit. pression.

Notez que le volet à double fente est ici déterminant pour induire cet angle d'écoulement local raide: sans lui, l'aile ne produirait pas autant de portance et l'aspiration sur le côté supérieur serait beaucoup plus faible, entraînant moins de flexion locale de la direction d'écoulement .

Notez également que l'angle d'attaque du profil aérodynamique est de 0 ° alors que les lignes de courant entrant dans le dessin à gauche ont déjà un angle de lavage ascendant marqué. La même chose se produit en sens inverse sur le côté droit où le flux montre un lavage vers le bas distinct. Il s'agit d'une simulation 2D et à une distance infinie du profil aérodynamique, la direction de l'écoulement est strictement horizontale. Des deux côtés, car ce profil aérodynamique ne produit pas de traînée induite en écoulement 2D (effet également connu sous le nom de paradoxe d'Alembert ).

Sur une vraie aile, cependant, les effets de pointe réduisent la pente de la courbe de portance, de sorte que la section locale de l'aile montrera un coefficient de portance inférieur au même angle d'attaque géométrique. Maintenant, l'aspiration et le lavage ascendant sont réduits (mais existent toujours) et l'air s'écoulant de l'aile la quitte avec une composante de vitesse descendante supplémentaire. Le modèle d'écoulement en champ lointain n'a plus maintenant la symétrie d'un lavage ascendant et descendant égal. Au lieu de cela, l'angle de lavage vers le bas est augmenté à deux fois l'amplitude de l'angle de lavage vers le haut réduit parce que l' influence des vortex libres dans le sillage doit être ajoutée. Le résultat est une inclinaison vers l'arrière de la somme de toutes les forces de pression agissant sur l'aile que nous appelons la traînée induite.

RobertDiGiovanni Oct 24 2020 at 07:46

le lavage en aval d'une aile induit un angle d'attaque net plus faible ...

Ajoutez donc un stabilisateur horizontal à votre image et montez et abaissez votre AOA (vous pouvez également laisser tomber les volets).

Ce qui est intéressant, c'est que, puisque le stabilisateur horizontal est généralement configuré pour produire une portance négative (force descendante), le lavage vers le bas augmentera son AOA négatif .