Au fil du vent
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Portance et masse volumique de l'air

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Alban42800
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Portance et masse volumique de l'air Empty Portance et masse volumique de l'air

Message par Philip78 Jeu 1 Aoû 2013 - 14:43

J'ouvre ce nouveau topic, suite à la conversation commencée, ici : https://aufilduvent.forumactif.com/t3620p30-quel-cv-par-vent-faible#81484

.. afin qu'on puisse plus facilement retrouver, après coup, les éventuels développements de cette discussion.

C'est pas toujours facile de juger de la limite la plus basse d'une plage de vent, même avec un anémomètre.

Il y a des jours où, avec un même Cv, il sera possible de voler sans problème avec 3 km/h de vent et d'autres jours, où cela semblera difficile.

Déjà, il faut un vent le plus laminaire possible et non pas un flux du genre "ça marche / ça marche plus"  .. et sans perturbations ou rabattants qui font que l'on a bien le vent dans le dos .. mais que par malheur, le CV en a aussi (du moins en partie) .. et là, tant que l'on a pas pris conscience du phénomène, on ne comprends pas immédiatement, pourquoi ça ne vole pas.

Mais je voulais davantage évoquer la nature de cet air ! .. des conditions de pression atmosphérique et de températures plus ou moins hautes, ainsi qu'avec un degré d'hygrométrie plus ou moins élevé.  

Ces critères font varier la "masse volumique de l'air"

http://fr.wikipedia.org/wiki/Masse_volumique_de_l%27air

.. et en ce qui concerne l'aéronautique, ces variations de "masse volumique", ont une influence directe sur la "portance" et la "trainée"

http://tpe-aerodynamique2013.e-monsite.com/pages/i-mecanique-de-vol/etudes-de-la-portance-et-de-la-trainee.html

Il semble, au vu des tableaux, que la masse volumique dépende plus de la pression atmosphérique (donc, aussi de l'altitude) et de la température, que de l'hygrométrie.

http://www.thermexcel.com/french/tables/massair.htm


Il semble donc, à la lecture de ces documents, que
:

- La masse volumique de l'air augmente fortement, quand la température diminue.
- La masse volumique de l'air augmente, mais peu, quand l'humidité relative diminue, mais de façon d'autant plus significative que la température de l'air est élevée.
- La masse volumique de l'air augmente en zone de hautes pression et diminue en zone de basse pression.
- La masse volumique de l'air augmente en zone de basse altitude et diminue en zone de haute altitude.


Mais comme à cause des lois de "nivellement barométrique", la température varie aussi en fonction de l'altitude ..
http://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_nivellement_barom%C3%A9trique

.. en conséquence, la "masse volumique" qui devait diminuer quand on s'élève en altitude, aura aussi tendance à augmenter du fait de la baisse de température liée à cette prise d'altitude.


La "portance" est directement proportionnelle à cette "masse volumique" .. donc, quand celle-ci augmente, la portance aussi.


A priori, c'est pas simple, mais il ressortirait de ceci qu'il est plus facile d'avoir de bonnes conditions de vol, quand l'air est sec, la température basse, et qu'on est en zone de haute pression, au bord de la mer

.. mais souvent, zone de haute pression est équivalent avec températures élevées et là encore, c'est pondéré par le fait que : si la température de l'air devient très élevée, l'influence de la baisse de l'humidité relative sera bien plus prépondérante. 

Il suffit de faire une recherche dans Google sur les tables thermodynamiques pour voir qu'il y a de quoi faire ! scratch 

http://www.google.fr/search?q=tables+thermodynamiques&lr=&hl=fr&as_qdr=all&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=hk36UcbYFcWuO5DigYgD&ved=0CEgQsAQ&biw=1642&bih=861

Mais comme je ne suis pas spécialisé dans ce domaine, alors difficile de "synthétiser" tout ça !

Ces questions restent quand même un domaine de notre activité où, il me semble, il y a eu peu de discussions .. et ça mériterait sans doute que l'on comprenne un peu mieux ce qui se passe, entre :

"super ! .. ça porte bien ce matin" et "p'tain, ça tient pas aujourd’hui" !. Very Happy 

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Philippe
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Message par belote13 Jeu 1 Aoû 2013 - 14:51

Ha un excellent sujet.

Expérience personnelle du sud-est.
En été, l'air chaud mais porte moins mes CV. Aussi je n'ai pas peur des vents soutenus de l'été.
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http://fr.wikipedia.org/wiki/Cerf-volant

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Message par aleskeolution Jeu 1 Aoû 2013 - 15:19

Excellent sujet, effectivement...

je prépare mon post pour le secteur géo dans lequel j'évolue ^^
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Message par Professeur Schmoll Jeu 1 Aoû 2013 - 15:59

Ah tiens je pensais pas que l'humidité influe si peu.

Pour la pression je suis pas spécialiste mais après deux recherches sur google ça a pas l'air de varier des masses autour de la moyenne (+-5% semble tenir du record).

Pour la température ça joue pas forcément énormément non plus, à part cas extrêmes. (+10° donne environ -3%).

Après si on change de spot effectivement la j'y avais pas pensé mais ça diminue pas mal avec l'altitude.

Du coup si on se dit que le cas moyen est de 25°, 1013hPa, puis qu'on se place dans le cas "optimal" imaginaire où il fait -15° et 1050hPa, on gagne 17% de portance. En supposant que la vitesse influe au carré sur la portance (ce qui est pas trop faux), notre CV qui vole à partir de 3 km/h peut maintenant voler à 2,7679 km/h What a Face 

Du coup, on a moins besoin de bouger, et c'est pas cool, parce qu'à -15, vaut mieux s'agiter Wink
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Message par Philip78 Jeu 1 Aoû 2013 - 18:56

Professeur Schmoll a écrit:...
Du coup si on se dit que le cas moyen est de 25°, 1013hPa, puis qu'on se place dans le cas "optimal" imaginaire où il fait -15° et 1050hPa, on gagne 17% de portance. En supposant que la vitesse influe au carré sur la portance (ce qui est pas trop faux), notre CV qui vole à partir de 3 km/h peut maintenant voler à 2,7679 km/h What a Face 
J'ai bien suivi ta démonstration et je suis d'accord avec ça .. malgré le fait que j'arrive de mon côté à un différentiel d'environ 20% (au lieu de tes 17%), en faisant une estimation extrapolée à partir de ce tableau : http://www.thermexcel.com/french/tables/massair.htm

- valeurs de 1184 et 1366 (extrapolée pour -15°C), ceci pour une HR de 1% (ou bien 1177 et 1366 pour une HR de 50%) .. ce qui nous donne 1366/1184 = 15% mais cette valeur de 1366 est à modifier pour prendre en compte l'augmentation de la pression atmosphérique que tu proposais soit 1050/1013 = soit une influence de 3.6% donc cela porte la donnée 1366 à la valeur arrondie de 1415.

Ce qui nous donne un ratio global de 1415/1184 = différentiel de 19,5% ou valeur peut-être plus réaliste de 1415/1177= ce qui nous donne un différentiel de 20%.

Sachant quer la portance est effectivement en rapport avec le carré de la vitesse :

http://tpe-aerodynamique2013.e-monsite.com/pages/i-mecanique-de-vol/etudes-de-la-portance-et-de-la-trainee.html

Expression de la portance:

Des études très poussées en souffleries, réalisées par des aérodynamiciens ont permis de mettre en évidence l'expression de la portance:

Rz=(1/2).ρ.S.v².Cz

avec Rz la résultante de la portance; ρ la masse volumique de l'air; S la surface de référence de l'aile; v la vitesse de l'avion dans l'air; Cz le coefficient de portance de l'aile.
La nouvelle vitesse nécessaire pour arriver au même résultat de portance serait donc de :
Racine carrée de : (Vitesse initiale)² x masse volumique initiale / masse volumique nouvelle

soit : racine carré de [(3x3) x 1177/1415] .. ce qui donne : racine carrée de (9 x 0,831) = soit : racine carrée de 7,479  ... soit une vitesse de 2,73 km/h

Bon ! .. je sais .. on pourrait penser que tout ces calculs, c'est du niveau de l'...... de mouches Neutral, mais je trouve toujours intéressant de comprendre de tels phénomènes et aussi de se rendre compte des ordres de grandeurs réels que peuvent avoir tel ou tel paramètre.

Mais si on considère maintenant un appareil avec une vitesse initiale de 30 km/h (au lieu de 3 km/h), on arrivera à ceci :

La nouvelle vitesse nécessaire pour arriver au même résultat de portance serait donc de :
Racine carrée de : (Vitesse initiale)² x masse volumique initiale / masse volumique nouvelle

soit : racine carré de [(30x30) x 1177/1415] .. ce qui donne : racine carrée de (900 x 0,831) = soit : racine carrée de 747,9  ... soit une vitesse de 27,3 km/h .. donc dans ce cas, on aura 3 km/h de différence et ça peut commencer à ce sentir. Surprised

Je sais que certains vont trouver que ça fait trop ! .. les "Chiffres et les Lettres", mais néanmoins, "Ça se discute", parce que ... "C dans l'air"  Very Happy

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Dernière édition par Philip78 le Jeu 1 Aoû 2013 - 19:36, édité 1 fois
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Message par Alban42800 Jeu 1 Aoû 2013 - 19:17

Il y a une expression que j'aime bien pour ce genre de trucs : C'est aussi intéressant qu'inutile.
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Message par Philip78 Jeu 1 Aoû 2013 - 19:22

Alban42800 a écrit:Il y a une expression que j'aime bien pour ce genre de trucs : C'est aussi intéressant qu'inutile.
Un peu comme le cerf-volant en fait ! clown 

.. ça ne sert pas à grand chose .. on y déroule aussi des lignes ... juste pour le plaisir ! Very Happy

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Message par kalamical Jeu 1 Aoû 2013 - 23:29

coucou

je n'aborderai pas la partie "chiffre" ... jamais été très bon en chiffres ...

juste apporter un petite expérience
sauf erreur de ma part en indoor on préfère quand il fait froid cela vole plus facilement

voilà

merci Philippe Very Happy
Pascal
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Message par Invité Jeu 1 Aoû 2013 - 23:37

Et sinon, vous avez des ami(e)s dans la vie?
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Message par Philip78 Ven 2 Aoû 2013 - 0:06

FucktheJudge a écrit:Et sinon, vous avez des ami(e)s dans la vie?
Oui ! .. mais par contre, pas sur Facebook ... j'suis pas inscrit ! Very Happy

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Message par jeanpaul Ven 2 Aoû 2013 - 12:50

Ah, Philippe, un bon cous sur la dynamique des fluides, dont j'ai oublié quelques notions depuis mon passage en Fac. Ce cours rajoutera une ampoule dans une pièce à tous ceux qui n'ont pas l'électricité à tous les étages. Ce que je retiens, c'est qu'il vaut mieux voler dans les courants ascendants comme pour le parapente. Avec la chaleur des sols actuels, voler le soir à la fraiche est ou serait l'idéal. Smile Very Happy 
Bon vol
JP
jeanpaul
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Humeur : ça passe ou ça casse ;-)

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Message par Dalahi Sam 10 Aoû 2013 - 10:40

Je vois qu'on oublie deux critères...

L'humidité ambiante : tout simplement, quand le temps est humide, les lignes se chargent d'eau ainsi que la toile du CV...on doit au moins prendre 2,256g sur la toile et 1,35g sur les lignes.

Aussi, avez-vous pensé à l'exposition de la voile au soleil ? Sur les CV sombres, le réchauffement de la toile conduit à une élévation de la température à l'intérieur du CV. D'où l'importance du choix des coloris lors de l'achat d'un cerf-volant !

Sinon, sur mes lignes, j'enlève toujours la gaine côté CV...je gagne aussi quelques précieux grammes qui me permettent de voler avec moins de vent !

Allez, je retourne voler dans ma soufflerie !

Dalahi
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Message par gui Sam 10 Aoû 2013 - 21:27

Dalahi a écrit:Je vois qu'on oublie deux critères...

L'humidité ambiante : tout simplement, quand le temps est humide, les lignes se chargent d'eau ainsi que la toile du CV...on doit au moins prendre 2,256g sur la toile et 1,35g sur les lignes.

Aussi, avez-vous pensé à l'exposition de la voile au soleil ? Sur les CV sombres, le réchauffement de la toile conduit à une élévation de la température à l'intérieur du CV. D'où l'importance du choix des coloris lors de l'achat d'un cerf-volant !

Sinon, sur mes lignes, j'enlève toujours la gaine côté CV...je gagne aussi quelques précieux grammes qui me permettent de voler avec moins de vent !

Allez, je retourne voler dans ma soufflerie !

Vu ce we : un pilote test pour une grande marque décale légèrement ses apas gauche vers le bas. Ca descend le centre de gravité de ce côté. Et vu qu'il est droitier, ça l'aide vachement du côté de sa main faible pour les figures.

C'est tout de même bien fait.
gui
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Message par Dalahi Dim 11 Aoû 2013 - 0:29

gui a écrit:
Vu ce we : un pilote test pour une grande marque décale légèrement ses apas gauche vers le bas. Ca descend le centre de gravité de ce côté. Et vu qu'il est droitier, ça l'aide vachement du côté de sa main faible pour les figures.

C'est tout de même bien fait.
Testé aussi... on gagne vraiment dans les tricks ! Les enchaînements sont plus fluides, et surtout plus homo gènes (sur les cascades c'est flagrant !)

Mais..c'est un peu hors sujet sur ce topic...dsl
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Message par Professeur Schmoll Dim 11 Aoû 2013 - 11:43

Aussi, avez-vous pensé à l'exposition de la voile au soleil ?
J'ai toujours ma ligne droite plus longue de 8.2mm pour compenser le fait que mon terrain est désaxé par rapport à la position moyenne du soleil pendant mes horaires de vols. Parce que du coup les barres se dilatent plus d'un côté que de l'autre.
Bien sûr c'est une moyenne basée sur des statistiques relevées sur une saison standard. Il faut savoir faire des compromis!
Professeur Schmoll
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