Travaux Pratiques Encadrés
Avancées scientifiques et réalisations techniques
En quoi le nuage d'orage est-il dangereux pour un avion ?
Expérience 1 : Les vents
Lundi 13/10/14 sixième séance
But de l'expérience : Expérimenter l'influence des vents sur un avion.
Principe : On va soumettre à l'influence d’un, deux puis trois sèche-cheveux un mobile autoporteur qui représente un avion.
Matériel utilisé :
- une table à coussin d'air
- une feuille correspondante posée dessus
- un mobile autoporteur
- trois sèche-cheveux
- un support
- un laser
- deux guides (deux livres)
- un élastique
- deux punaises
- deux supports en bois en forme de L
- du scotch
- patafix
Protocole :
On va lancer avec la même intensité et dans la même direction un mobile autoporteur qui représente un avion en vol. Il faut aligner l'axe de lancement avec le laser (ligne tracé également au crayon de bois). Après un lancer témoin le long de l'axe on va soumettre à l'influence d'un, deux puis 3 sèche-cheveux qui symbolisent le vent et ses différentes intensités. Il faut marquer la position du mobile à son arrivée.
Photos du montage :
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Schéma :
Fig. 4
Résultats :
Fig. 5
Fig. 6
Conclusion :
L’expérience s’est déroulée comme nous l’avions prévu. Plus le vent est fort et plus l’avion est dévié de sa trajectoire.7
Néanmoins, nous nous sommes rendu compte que la courbe ne représentait pas une situation de proportionnalité. Nous avons alors remarqué que la dernière valeur paraissait incohérente par rapport aux autres. Cela est peut-être dû à la position du troisième sèche-cheveux qui n’a lors pas le temps d’influencer le mobile.
Les trois sèche-cheveux propulsent aussi l’air à la même vitesse et il y a peut-être saturation des différents flux. Le troisième sèche-cheveux n’augmente de cette manière plus la vitesse du vent.
Pour aller plus loin:
Le vent réel dans un plan horizontal peut être partagé en deux composantes par rapport à l’appareil : le vent traversier et le vent effectif.
Vt : vent traversier
Ve : vent effectif
Vw : vent réel
α est à « l’angle au vent », il correspond à l’angle entre le vent et la trajectoire de l’avion.
On a :
Ve = Vw . cos α
Vt = Vw . sin α
Fig. 8
Dans notre expérience,
α=0 d’où Ve = 0 et Vt = Vw
La dérive due au vent n’est pas dangereuse pour un avion en vol, cependant elle peut diminuer ou augmenter sa consommation en carburant si le vent effectif souffle dans le sens de sa route ou non.
Les rafales de vent par contre peuvent être dangereuses dans la mesure où elles peuvent déséquilibrer l’appareil pendant son décollage et son atterrissage.
Dans un cumulonimbus, les rafales peuvent atteindre 150km/h. A cette vitesse, les ailes des petits avions peuvent se détacher du fuselage sous les forces de traction et de compression au niveau de la jonction entre les ailes et la carlingue. Le risque est plus faible quand l’avion est plus gros, mais les rafales sont à l’origine des turbulences dans les cabines.