Question:
Comment un avion descend-il sans que son nez ne pointe vers le bas?
Mamad
2019-10-20 18:16:08 UTC
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J'ai vu de nombreuses vidéos de cockpit d'avions atterrissant, et presque aucune d'entre elles n'a le nez baissé pour avoir perdu de l'altitude. Comment cela peut-il arriver? et comment un avion, comme l'A320, descend sans que son nez pointe vers le bas? Et comment cela se passe-t-il de manière contrôlée?

À noter, [le vol 447 d'Air France sur un Boeing A330] (https://en.wikipedia.org/wiki/Air_France_Flight_447) a fait exactement cela sur 38 000 pieds et s'est écrasé.
Dans quelle direction le nez pointe-t-il sur une brique? Lancez une brique en l'air, et elle descend très bien sans se soucier de quel chemin est son nez!
«Le paradoxe de la glisse. En pointant le nez moins abruptement, vous descendez plus abruptement. En pointant le nez plus abruptement, vous pouvez glisser plus loin. https://books.google.com/books?id=CPdDju21zt0C&dq=isbn:9780070362406
Un bon simulateur de vol vous donnera une excellente «sensation» de vol. Si vous en avez l'occasion, essayez-en un.
@Nelson "Boeing A330"? Maintenant, ce serait une fusion majeure!
@GlenYates Ha! Oups, pas un habitué de l'aviation ... mais oui ... pas Boeing ...
Imaginez l'avion réduisant sa vitesse à 0 dans l'air. Avec le nez pointé vers l'avant, serait-il alors planer?
Vous remarquerez peut-être la prochaine fois que vous êtes dans un avion et qu'il atterrit - les roues arrière se touchent presque toujours avant la roue avant. Parfois, ils se posent tous en même temps, mais une chose que vous ne verrez jamais (espérons-le) est un atterrissage où la roue avant touche en premier. (À moins que ce ne soit l'un de ces anciens avions avec une roue à l'arrière.)
@Nelson haha, ouais, c'était définitivement un Airbus. Ce qui était en fait assez pertinent, car ce cas était un exemple classique des pièges potentiels de la dépendance excessive des pilotes à la technologie et du fait de ne pas comprendre comment piloter l'avion lorsque la technologie ne le fait pas pour eux.
Si tout ce qu'il fallait pour qu'un avion ne tombe pas des airs était de piquer du nez, un vol coûterait beaucoup moins cher.
Six réponses:
#1
+33
Dave
2019-10-20 18:40:48 UTC
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Un avion descend lorsqu'il n'a pas assez de poussée pour maintenir son altitude. Un avion peut descendre avec son nez pointé vers le haut ou vers le bas tant qu'il n'y a pas assez de poussée pour maintenir l'altitude. La modification du tangage d'un aéronef est utilisée pour contrôler la vitesse anémométrique: le cabrage ralentit un aéronef vers le bas (et peut provoquer une montée s'il est effectué à partir d'une assiette horizontale) et le cabrage accélère généralement un avion (et provoque une descente s'il est effectué à partir d'une assiette horizontale ). Donc, si vous voulez descendre à une vitesse lente, vous réduisez la puissance et lancez le nez vers le haut .

Puisque vous voulez atterrir à une vitesse lente, vous devrez cabrer et ralentir l'avion tout en réduisant la puissance pour bien descendre. Cet article le décrit très bien en termes de pilotage d'une approche. Il est également traité dans cette question.

Ne devrait-il pas lire «quand il n'a pas assez *** de portance *** pour maintenir son altitude?
@Tashus: non, pas au sens aérodynamique. Un avion qui n'accélère pas - c'est-à-dire est dans un état stationnaire - qu'il soit en montée, en descente ou en palier, génère exactement la même force en portance que la gravité en poids. Les deux forces sont équilibrées. C'est une poussée supérieure à celle nécessaire pour le vol en palier qui permet une montée, et une poussée inférieure à celle nécessaire pour un vol en palier qui provoque une descente.
Je dirais que cette réponse, bien que «assez bonne», passe sous silence / est imprécise concernant certains détails. Par exemple, à partir d'un vol en palier, le cabrage provoquera généralement une montée momentanée, mais si l'avion se déplace assez lentement, il entrera alors dans une descente à moins que la puissance n'augmente. De même, une descente à vitesse lente peut souvent être accomplie simplement en réduisant la puissance et en maintenant, plutôt qu'en augmentant, l'angle de tangage. Il est vrai que la vitesse anémométrique peut être contrôlée avec l'angle de tangage, mais l'implication qu'un angle de tangage donné produira toujours la même vitesse donnée est incorrecte (et presque certainement involontaire).
Aussi, [planeurs] (https://en.wikipedia.org/wiki/Glider_ (avion)) ("poussée"?).
@PeterDuniho ce n'est pas du tout le sens aérodynamique - ce que vous avez décrit, ce sont les paramètres habituels d'un vol à voilure fixe, mais exclut sans explication beaucoup d'autres choses qui sont aérodynamiquement possibles. Un aéronef avec une poussée excédentaire peut entrer en piqué et ainsi perdre de l'altitude; un planeur sans poussée peut, dans le courant ascendant droit, gagner de l'altitude. Dans tous ces cas, au sens * aérodynamique *, c'est la portance qui détermine l'altitude de l'avion. La vitesse anémométrique est l'un des moyens les plus simples de modifier la portance, et la poussée est un bon moyen d'affecter cela.
@Will - suggérez-vous que l'amplitude du vecteur de portance contrôle le taux de montée ou le taux de chute? Pas ainsi; voir les liens sous ma réponse.
@Will --Lift est moins dans une montée raide soutenue que dans une descente soutenue à un angle modéré.
En tant que personne qui a fait beaucoup de passes à basse altitude et pas mal de voltige sur planeurs, j'aurai besoin de m'expliquer d'où venait la "poussée" dans les parties où le planeur montait.
Simultanément intrigué par l'idée que les pilotes utilisent la poussée pour contrôler (le taux de) l'altitude (changement), et perplexe de ne jamais mentionner explicitement que la portance d'une aile est proportionnelle à sa vitesse anémométrique ... Ce qui est à l'origine du phénomène de «naufrage sans pointer vers le bas ".
@Will: J'ai spécifiquement déclaré que le scénario que je décris est un vol non accéléré. Il s'agit de la première configuration la plus simple prise en compte lorsqu'un pilote apprend l'aérodynamique, et elle est parfaitement suffisante pour répondre au commentaire. Si vous souhaitez présenter une dissertation sur les scénarios plus larges disponibles, c'est bien, mais je ne dirais pas que les commentaires de Stack Exchange sont le meilleur forum pour cela.
@Martin: important pour la réponse ici, et mon premier commentaire ci-dessus, est la contrainte dont nous discutons ** vol non accéléré **. C'est à dire. toutes les forces sont en équilibre. Je l'ai même dit dans ce commentaire. Vos _ "passes à basse altitude" _, y compris _ "les parties où le planeur montait" _, dans un planeur ne sont certainement pas un vol non accéléré, et n'ont donc aucun rapport avec cette discussion particulière (en effet, cela ne sert qu'à obscurcir et confondre)
@GrimmTheOpiner: _ "la portance d'une aile est proportionnelle à sa vitesse" _ - pas vraiment. La portance est proportionnelle à l'angle d'attaque. La portance est proportionnelle au ** carré ** de la vitesse, mais il est important de garder à l'esprit que la vitesse à son tour est fonction de la poussée et de la traînée, et des angles d'attaque élevés produisent une traînée induite plus élevée par la portance. Si la proportionnalité de la portance au carré de la vitesse est littéralement la ** racine ** de _ "naufrage sans pointer vers le bas" _, alors c'est aussi la racine de _ "niveau de vol sans pointer vers le bas" _ et _ "grimper sans pointer bas "_, ce qui ne le rend pas du tout explicatif.
@PeterDuniho: les mots «accéléré», «non accéléré» et «équilibre» apparaissent dans vos commentaires, mais pas dans la réponse. En tant que réponse acceptée et celle avec le plus de votes, c'est la réponse et non mon commentaire ce qui "obscurcit et confond".
@MartinArgerami: bien, je ne peux pas être en désaccord avec les déclarations factuelles sur ce que la réponse n'inclut pas. Après tout, j’ai en fait souligné que cette réponse laisse de côté des détails importants et qu’elle est imprécise. Mais, en ce qui concerne l'obscurcissement et la confusion, la réponse ** répond bien mieux à la question qui a été posée ** que votre note sur le vol accéléré en planeur.
«Puisque vous voulez atterrir à une vitesse lente, vous devrez cabrer et ralentir l'avion.» Eh bien, oui, c'est certainement une des raisons. Cependant, vouloir atterrir sur le train principal plutôt que sur le train avant est également une raison assez importante de l'évasement dans une configuration de tricycle. :) Vous pouvez atterrir avec le nez plus bas, mais [de mauvaises choses ont tendance à arriver] (https://en.wikipedia.org/wiki/Southwest_Airlines_Flight_345).
#2
+13
JZYL
2019-10-20 18:27:44 UTC
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Lorsqu'un avion monte ou descend, son vecteur de vitesse d'inertie (simplifions en disant que le sol est inertiel) sera pointé vers le haut ou vers le bas. L'angle par rapport à l'horizon, ou au sol, est appelé angle de trajectoire de vol ( $ \ gamma $ ).

Il y a deux autres angles pertinents pour cette histoire:

  • L ' angle de pas ( $ \ theta $ span >) est l'assiette de l'aéronef par rapport à l'horizon.
  • L ' angle d'attaque (AOA) ( $ \ alpha $ ) est l'incidence du flux d'air contre l'avion.

Lorsque l'avion ne tourne pas et qu'il n'y a pas de vent par rapport au sol, la relation entre les trois angles est:

$$ \ theta = \ alpha + \ gamma $$

Comme vous pouvez le voir, l'avion peut descendre avec un angle de pas positif. Ou il peut effectuer un vol en palier avec un angle de tangage différent de zéro. L'angle de tangage n'a pas de relation directe avec la trajectoire de vol.

enter image description here

Image: https://www.basicairdata.eu/ centre de connaissances / mesure / utilisation de l'angle d'attaque en vol /

#3
+10
Harper - Reinstate Monica
2019-10-21 20:53:30 UTC
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La réponse extrêmement grossière "explique-le comme si j'avais 5 ans":

Vous savez comment ils parlent à l'école, comment la partie supérieure incurvée de l'aile a l'air plus rapide à travers elle à basse pression, et cela crée un ascenseur? Ils parlent beaucoup du principe de Bernoulli et du fait que ce n'est pas seulement un coin qui pousse dans l'air. Ouais, ils ne t'ont pas raconté toute l'histoire. Les avions aussi font le "coin" . Ils font la portance en inclinant l'aile vers le haut. En fait, si vous avez construit un avion en papier ou en bois de balsa estampé, vous remarquerez peut-être qu'il vole même si ses ailes sont évidemment plates . Vous pourriez construire un 737 avec des ailes plates et il volerait. Il n'obtiendrait pas une très bonne économie de carburant.

Plus un avion va vite, plus les ailes utilisent le principe de Bernoulli. Le plus lent, le pire; donc à des vitesses plus lentes, ils doivent incliner les ailes vers le haut et les utiliser en coin.

Le nez est connecté aux ailes, ils doivent donc lever le nez pour incliner les ailes.

«le nez est connecté à la citation des ailes» nécessaire. ; )
#4
+2
quiet flyer
2019-10-20 23:34:05 UTC
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Version vraiment courte:

"Comment un avion descend sans que son nez pointe vers le bas?"

En descendant avec son nez pointant de niveau ou vers le haut.

La poussée n'est pas nécessaire pour ce faire.

Voici un exemple:


Maintenant, pour un peu plus de détails:


Comment un avion descend sans son nez pointé vers le bas?

En volant le long d'une trajectoire de descente peu profonde à un angle de modéré à élevé. attaque.

L'angle de la trajectoire de descente (par rapport à la masse d'air et exprimé sous forme de nombre négatif) plus l'angle d'attaque moins l'angle d'incidence est égal à l'assiette en tangage du fuselage.

L'assiette en tangage qui en résulte peut être positive (cabré), négative (cabré) ou plate, selon les valeurs des trois autres angles impliqués.

Si l'on ignore l'angle d'incidence, qui est plutôt petit dans la plupart des avions de ligne, alors on peut dire qu'en première approximation, le fuselage sera en cabré assiette en tangage chaque fois que l'angle d'attaque est plus grand que l'angle de la trajectoire de descente mesurée par rapport à la masse d'air environnante, qui en air calme, est le même que l'angle de la trajectoire de descente mesurée par rapport au sol.

Dessinez un croquis qui montre l'angle d'attaque de l'aile par rapport à la trajectoire de descente à travers la masse d'air, et vous verrez. Pour des angles de montée ou de plané normaux, un jet lourdement chargé doit voler à un angle d'attaque élevé pour générer suffisamment de portance lorsqu'il vole lentement. En outre, les approches à l'atterrissage de type avion de ligne impliquent généralement de maintenir une puissance suffisante pour créer une trajectoire de descente plutôt peu profonde. Le résultat est une attitude de tangage en piqué.

Dans une descente, la gravité fournit de la puissance à l'avion, ce qui diminue l'exigence de poussée associée à une vitesse donnée, c'est-à-dire qui diminue la poussée nécessaire pour compenser la traînée et maintenir la vitesse constante, c'est-à-dire qui augmente la vitesse associée à une vitesse donnée. réglage de la poussée, tous comparés au vol en palier (horizontal). (Le contraire se produit dans une montée motorisée.) Mais cette «poussée» de la gravité ne dépend pas du fait que l'assiette en tangage de l'avion soit à cabrer ou à piquer. Cela dépend uniquement de l'inclinaison vers le bas de la trajectoire de vol à travers la masse d'air.

Une façon de répondre de manière plus complète à cette question serait de créer une grille 3 x 3 ou 4 x 4 de 9 ou 16 panneaux. Chaque colonne afficherait un angle d'attaque fixe (et donc également un coefficient de portance et un coefficient de traînée fixes), diminuant progressivement de gauche à droite. Chaque rangée aurait un réglage de poussée fixe, augmentant progressivement de haut en bas. Chaque panneau aurait un croquis montrant l'angle d'attaque, la direction de la trajectoire de vol à travers la masse d'air (c'est-à-dire la direction du vecteur vitesse de la vitesse), l'assiette en tangage et la vitesse. Certains avions auraient une assiette à cabrer et d'autres une assiette à piquer.

Pour en savoir plus, voici les réponses à des questions connexes:

" Sommes-nous en train de changer l'angle d'attaque en changeant le pas d'un avion? "

" Où se trouve la zone de commandes inversées? "

"Est-ce que le poids est égal en montée?"

"Qu'est-ce qui produit la poussée le long de la ligne de vol d'un planeur?"

"Puissance 'gravitationnelle' par rapport à la puissance du moteur"

"Descendre sur une pente de descente donnée (par exemple ILS) à une vitesse donnée - est la taille de le vecteur de portance est-il différent du vent de face par rapport au vent arrière? "

" Une portance ou une puissance excessive est-elle nécessaire pour une montée? "

Informations supplémentaires que je pourrais ajouter pour répondre - Une "entrée" à pas constant maintiendra, en première approximation, un angle d'attaque constant, et non une assiette de tangage constante. Même à un angle d'attaque constant, il y a une certaine variation de la vitesse anémométrique lorsque la puissance varie, mais dans la direction opposée comme vous pouvez vous y attendre. Par exemple, maintenir la même attaque à angle élevé que vous utiliseriez normalement pour une glisse efficace et ajouter suffisamment de poussée pour maintenir une trajectoire de montée de 60 degrés signifie que la vitesse doit finalement diminuer, sinon la portance excessive aura tendance à faire le monter le chemin vers la courbe plus proche de la verticale.
Ctd - Pendant le temps où cette décélération se produit, vous devrez temporairement réduire un peu l'angle d'attaque si vous ne voulez pas "dépasser" votre angle de montée cible de 60 degrés. requis pour une montée que pour un vol en palier. Exactement la même logique est vraie dans une plongée à 60 degrés, ce qui ne serait possible que si vous déployiez une sorte de grande chute de drogue ou un autre dispositif similaire pour augmenter le coefficient de traînée, tant que nous parlons toujours de voler à une hauteur élevée. angle d'attaque.
Ctd - voir https://aviation.stackexchange.com/questions/40921/does-lift-equal-weight-in-a-climb/56476#56476
Projet d'hiver: créez le tableau décrit ci-dessus.
#5
  0
SonOfSofaman
2019-10-23 02:53:44 UTC
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L'angle auquel pointe le nez de l'avion a moins à voir avec la descente ou la montée que votre intuition ne vous le ferait penser. La vitesse anémométrique affecte le taux de montée, pas l'assiette. Plus l'air circule rapidement sur les ailes, plus l'avion montera rapidement. Un flux d'air plus lent fait descendre l'avion.

#6
-1
LDBerriz
2019-10-23 03:23:46 UTC
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L'avion vole parce que la portance créée par les ailes contrecarre son poids créé par la gravité. Pour créer de la portance, la surface de l'aile doit être en mouvement relatif vers l'avant à travers la masse d'air. La poussée créée par le moteur génère le mouvement vers l'avant qui est opposé par la traînée. Tant que la poussée est supérieure à la traînée, l'aile peut avancer et générer de la portance. La gravité est universelle et opère dans tous les objets. La portance, par contre, ne s'applique qu'à tout ce qui est attaché à une aile. Pour générer de la portance, l'aile doit faire circuler l'air autour d'elle selon certaines règles, sinon elle est incapable de générer de la portance. Ces règles sont conceptualisées comme l'angle d'attaque ou l'angle entre la corde de l'aile et le mouvement relatif de l'aéronef. Aux angles d'attaque élevés, l'aile est incapable de générer de la portance. La gravité, ressentie par l'avion comme poids ne suit pas de règles particulières, tous les objets tombent du ciel en l'absence de portance. Un avion peut avoir son nez vers le haut ou vers le bas et la gravité s'appliquera toujours et si la portance est inférieure au poids, l'avion descendra. En fait, lors de l'atterrissage, la plupart des avions maintiendront une assiette en piqué en descendant sur la piste.

L'aile avance uniquement lorsque la poussée est supérieure à la traînée? Allez directement en prison, ne passez pas allez, ne collectez pas 200 $. Sachez également que dans une montée, la portance est inférieure au poids; votre réponse implique le contraire. En gros, vous présentez ici une vision aristotélicienne du monde plutôt qu'une vision newtonienne.
Oui. Ma vision simplifiée est aristotélicienne et ignore totalement l'inertie, ce qui explique également pourquoi dans une montée, la portance est plus grande que la montée tant que toutes les autres forces restent les mêmes. Cette explication est beaucoup plus facile à saisir pour les non-initiés et constitue une bonne première approximation intuitive.
Mais vous inventez simplement des choses qui ne sont pas du tout vraies! Ignorer l'inertie (par exemple ne pas pouvoir analyser des situations d'accélération) n'a rien à voir avec cela; votre "explication" est complètement fausse même pour des conditions stables.
Je suppose que vous vouliez dire dans votre commentaire que dans une montée, la portance est supérieure au poids. Pas vrai.
Comment une fusée monte-t-elle verticalement?
Pas avec ascenseur. L'idée que la portance est supérieure au poids dans une montée a déjà été démystifiée en réponse à plusieurs questions différentes sur a.s.e ..
https://aviation.stackexchange.com/a/56476/34686 - et voir les liens ci-joints
Peut-être que la réponse est que la fusée ne monte pas avec une portance aérodynamique. Un bon point de départ pour l'explication.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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