?? = ??(x, y, z, ??) (1.4)
I.3. TYPE
D'AERODYNAMIQUE
Les champs d'études peuvent se subdiviser en
aérodynamique incompressible et compressible en fonction du nombre de
Mach, c'est-à-dire en fonction du rapport entre la vitesse de
l'écoulement et celle du son.
L'aérodynamique incompressible :
concerne les écoulements pour lesquels le nombre de Mach est
inférieur à 0.2 environ, ce qui autorise certaines
hypothèses simplificatrices.
L'aérodynamique compressible : quant
à elle se subdivise en aérodynamique :
? Subsonique ;
C'est une aérodynamique où la vitesse du mobile
est inférieure à la vitesse du son appelée aussi
célérité du son et on a : V < a ? M < 1.
14 Aérodynamique appliquée, professeur CIABEMBI
ISTA 2019
15 Etude expérimentale des profils aérodynamiques
dans une soufflerie de laboratoire. Mr.Bellifa 2016
8
A l'instant t3 par exemple, le mobile a parcouru la distance
3V depuis l'instant initial t0 et se trouve à la position P3.
A ce même instant t3, les ondes sonores et
ébranlements émis aux positions P0, P1, P2 et P3 sont des
sphères ayant respectivement pour rayons 3c, 2c, 1c et 0c. Le point p
reste donc à l'intérieur des ondes sonores qui sont
excentrées, décalées de la vitesse même du mobile.
Si le point P est au repos, les ondes sont concentriques. Plus le mobile est
rapide, plus les ondes sont excentrées. L'avion est à
l'intérieur des ondes sonores.
Figure 1.2 : Ecoulement subsonique
L'écoulement subsonique (Vv < c -* M < 1) est
illustré sur le schéma ci-dessus qui représente les ondes
reçues à l'instant t3, lorsque le mobile est P3 (3 secondes
après la position P0).
? Transsonique ;
C'est une catégorie d'aérodynamique où la
vitesse de l'écoulement est égale à celle du son,
c'est-à-dire, V = a ; M = 1
Si la vitesse du point mobile est égale à la
vitesse du son, le cône se réduit à un plan it qui contient
le point P. Dans ce cas les ébranlements viennent s'accumuler sur ce
plan (schéma à l'instant t3).
9
Figure 1.3 : Ecoulement sonique
Les grandeurs p (pression), p (masse volumique) et T
(température) éprouvent sur ce plan des variations plus
importantes qu'ailleurs. Ce sont les variations de p qui permettent de
visualiser ce plan it par strioscopie.
? Supersonique ;
Dans cette aérodynamique, l'écoulement
supersonique est symétrique à un écoulement de fluide dont
la vitesse loin des perturbations par un obstacle est supérieure
à la vitesse du son dans ce même fluide, c'est-à-dire
??> ?" ? ??> 1.
On utilise également le terme « bi-sonique »
par un véhicule
dépassant deux fois la vitesse du son, et «
tri-sonique » s'il dépasse trois fois la vitesse du son.
Supersonique signifie « supérieur à la vitesse du son
». C'est un type d'aérodynamique où la vitesse de
l'écoulement est supérieure à celle du son, Si le mobile
va plus vite que le son, une onde sonore est excentrée par rapport
à l'onde émise à l'instant précédent d'une
distance plus grande que son rayon ; chaque onde crève donc la
précédente et le mobile les précède toutes. Les
ondes sphériques restent tangentes à un cône dont le
sommetest le point mobile émetteur de l'ébranlement et dont le
demi-angle au sommet ?? est donné par la relation :
|
C
sin?? = ????
|
1
= (??.??)
??
|
|
|
|
16 Etude expérimentale des profils aérodynamiques
dans une soufflerie de laboratoire. Mr.Bellifa 2016
17 Etude expérimentale des profils
aérodynamiques dans une soufflerie de laboratoire. Mr.Bellifa 2016
Hougton, E.L ; carputer, P.W. aerodynamics for engineering
students, butter worth Heinmann , 2003, 5e ed (ISBN.0-7506-5111-3)
section 1.4.2
10
(Concorde M = 2 ? a = 30°)
Ce qui permet en soufflerie de calculer le nombre de Mach d'un
mobile supersonique par cet angle visualisé :
- Soit par strioscopie (méthode des ombres) ;
- Soit par interférométrie (méthode des
franges).
Figure 1.4 : Ecoulement est
supersonique
Cette enveloppe conique s'appelle cône de Mach et
l'anglea, angle de Mach, du nom du physicien autrichien qui le premier en 1887
photographia ces phénomènes par strioscopie. L'avion est à
l'extérieur des ondes sonores (schéma à l'instant t3).
? Hypersonique
En aérodynamique, les vitesses hypersoniques sont des
vitesses qui sont hautement supersoniques. En général, on
considère que ce régime d'écoulement est atteint à
partir d'un Mach de 5 environ.
M> 5
Les écoulements hypersoniques sont intéressants
principalement pour l'étude des écoulements rencontrés
lors des rentrées atmosphériques :
18 Aérodynamique appliquée, professeur CIABEMBI
ISTA 2019 Mécanique du vol application au DR 400-120
11
'9Aérodynamique appliquée, professeur
CIABEMBI ISTA 2019 Musée OTTO-LILIENTHAL `'chronique de
l'aviation»
? Auteur des têtes de rentrée de
missiles balistiques ; ? Autour des navettes ou capsules
spatiales.
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