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Théorie du rotor d'autogire
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Auteur Message
Florent


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MessagePosté le: Jeu 29 Sep - 21:02 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

(Mode HS)
Punaise, cela tourne au jus de boudin par ici... c'est dommage
Je ne comprends pas, ce forum est fait pour échanger pas pour s'étrangler...
Merci aux intervenants qui nous apportent leur expérience pratique, théorique tout en sachant garder leur calme...
(fin Mode HS)


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MessagePosté le: Jeu 29 Sep - 21:02 (2011)    Sujet du message: Publicité

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girodreamer
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MessagePosté le: Jeu 29 Sep - 21:33 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

.....
Claude Nowak a écrit:




Dernière édition par girodreamer le Ven 11 Nov - 01:11 (2011); édité 1 fois
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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Jeu 29 Sep - 22:17 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Retour au sujet: J'ai ajouté pour tous un schéma sur la page précédente, histoire d'éclaircir le fonctionnement du rotor en translation... évidemment différente de celle de gma. Chacun appréciera.
Jean Claude


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gma


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 07:03 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Bonjour à tous,

Jean Claude... au sujet de votre graphe publié page 17... voila la correction.



Comme on l'a déjà dit maintes fois, l'axe x prend la direction des vitesses (résultante donc de V + Vi), l'incidence est l'angle formé par le plan d'avec cette résultante...
j'ajoute que Vi est normale au plan et non normale à la trajectoire.

Ceci étant, vous aurez compris que Fz ne s'oppose donc pas directement au poids (ça vous choque ?),

vous aurez peut être compris aussi que le trièdre lié au rotor bouge selon l'inclinaison de la résultante des vitesses et que les notions de traînée et de sustentation sont toutes relatives dans ce cas.

Bien sur ! vos résultats de calculs sont faux ! dois je le démontrer ?

A plus
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Dernière édition par gma le Ven 30 Sep - 07:22 (2011); édité 1 fois
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gma


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 07:19 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Ah ! j'ai encore oublié un truc !

Sur cette composition, j'ai volontairement inversé le sens de Vi (il faut choquer sur ce forum un peu façon "Dallas") car il y a une chose à dire sur cette notion de vitesse induite.

Vais bosser un peu puis je reviens pour dire.

A plus.
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Haflinger


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 08:16 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

ce qui me choque c'est que le shema ne tiend pas debout , il faudrait commencer par remettre les choses dans le bon sens sinon cela ne sert a rien
ensuite representer un dique plan face a une Vi "forte" semble ne pas etre tout a fait representatif d'un rotor avec une forte conicite par rapport a une Vi "faible" a bonne vitesse de translation (cf Jean-Claude qui m'a eclaire sur ce point) ,
car avant de considerer que la Vi est perpendiculaire au disque en globalite il ne faut pas negliger qu'elle est d'abord perpendiculaire a la pale et donc au cone localement ,
avec sa conicite le rotor ne se comporterait pas comme un disque plan mais comme un disque avec une courbure de profil inverse , ce qui ramene a la notion de courbure de profil et a l'angle de portance nulle ,
sur un profil avec courbure l'angle de portance nul est negatif quand la courbure est positive , en vol inverse l'angle de portance nul est positif , ce qui est le cas du cone
si on pouvait avoir un rotor avec un cone inverse on aurait le phenomene inverse , a savoir un angle d'incidence reduit ,
sinon d'une facon globale par rapport au disque plan l'angle entre le disque et la vitesse evoluerait plutot au voisinage de la moitie de l'angle de la resultante de la vitesse et de la Vi (bande de billard)


Dernière édition par Haflinger le Ven 30 Sep - 08:53 (2011); édité 4 fois
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invite
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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 08:21 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

gma a écrit:
Ah ! j'ai encore oublié un truc !

Sur cette composition, j'ai volontairement inversé le sens de Vi (il faut choquer sur ce forum un peu façon "Dallas") car il y a une chose à dire sur cette notion de vitesse induite.

Vais bosser un peu puis je reviens pour dire.

A plus.


Là, vous devenez franchement PATHÉTIQUE (et même, peut-être,  en mal de reconnaissance)

Mais il faut s'y faire, rien ne vous arrêtera désormais Rolling Eyes


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gma


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 09:28 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Haflinger a écrit:
ce qui me choque c'est que le shema ne tiend pas debout , il faudrait commencer par remettre les choses dans le bon sens sinon cela ne sert a rien ensuite representer un dique plan face a une Vi "forte" semble ne pas etre tout a fait representatif d'un rotor avec une forte conicite par rapport a une Vi "faible" a bonne vitesse de translation (cf Jean-Claude qui m'a eclaire sur ce point) ,
car avant de considerer que la Vi est perpendiculaire au disque en globalite il ne faut pas negliger qu'elle est d'abord perpendiculaire a la pale et donc au cone localement ,
avec sa conicite le rotor ne se comporterait pas comme un disque plan mais comme un disque avec une courbure de profil inverse , ce qui ramene a la notion de courbure de profil et a l'angle de portance nulle ,
sur un profil avec courbure l'angle de portance nul est negatif quand la courbure est positive , en vol inverse l'angle de portance nul est positif , ce qui est le cas du cone
si on pouvait avoir un rotor avec un cone inverse on aurait le phenomene inverse , a savoir un angle d'incidence reduit ,
sinon d'une facon globale par rapport au disque plan l'angle entre le disque et la vitesse evoluerait plutot au voisinage de la moitie de l'angle de la resultante de la vitesse et de la Vi (bande de billard)

La "Vitesse induite" est une notion ou on assimile déjà le rotor à un disque plan, générant le déplacement d'une masse d'air dont le volume est S.Vi /t

par simplification, il fut admis que ce déplacement est normal au disque dans cette notion... donc Vi perpendiculaire au disque.

Déjà, dans le régime hélicoptère, cette notion fait défaut en translation, mais on conserve le système dans le calcul du bilan de puissance car Vi est grande comparativement à la vitesse de translation.
Dans le régime autogire, je trouve érronnée cette notion. D'abord pour cette première raison de grandeur, ensuite pour l'assimilation à un écoulement normal au plan...

Mais bon. si nous parlons de vitesse induite, respectons les notions qu'elle sous entend.

invite a écrit:
gma a écrit:
Ah ! j'ai encore oublié un truc !
Sur cette composition, j'ai volontairement inversé le sens de Vi (il faut choquer sur ce forum un peu façon "Dallas") car il y a une chose à dire sur cette notion de vitesse induite.

Vais bosser un peu puis je reviens pour dire.

A plus.




Là, vous devenez franchement PATHÉTIQUE (et même, peut-être,  en mal de reconnaissance)
Mais il faut s'y faire, rien ne vous arrêtera désormais Rolling Eyes




Tiens... bonne idée ! je vais en parler à mon psy... dès fois que..; si ça peut aider pour la théorie du rotor.
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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 09:42 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Gma,  Pour vous prouver que ma critique n'est pas systématique que vous accorde que vous avez parfaitement raison sur un point: "Vi est normale au plan et non normale à la trajectoire." Il faut donc placer Vi parallèle à Fn dans mon schéma du rotor (10° d'écart), et lui donner la valeur de 2,8m/s au lieu de 2,75m/s pour la même déflexion que l'aile. Désolé pour cette malencontreuse erreur.
Malheureusement dans vos schémas, vous inversez délibérément le sens de Vi (180° d'écart). On attend toujours impatiemment vos explications.

Haflinger, vous dites:
"sur un profil avec courbure l'angle de portance nul est negatif quand la courbure est positive , en vol inverse l'angle de portance nul est positif , ce qui est le cas du cone. Si on pouvait avoir un rotor avec un cone inverse on aurait le phenomene inverse , a savoir un angle d'incidence reduit"
Re:  On pourrait le croire facilement mais non, la conicité n'agit pas comme elle le ferait sur un disque plein. La raison est que les moments de battement sur les pales doivent impérativement rester équilibrés en vol rectiligne. Ce qui oblige (le pilote) à donner un peu de cyclique latéral (moyeu) pour supprimer la sur-portance des pales quand elle balaient la partie avant du disque. Ce faisant, l'écoulement global redevient donc celui d'un disque plat: Aucun changement d'angle de portance nulle ni de trainée n'est produit par la conicité. Juste un manche plus ou moins de travers (angle b1)


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Haflinger


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 10:20 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Jean Claude DEBREYER a écrit:
Haflinger, vous dites: [/color][/color]"sur un profil avec courbure l'angle de portance nul est negatif quand la courbure est positive , en vol inverse l'angle de portance nul est positif , ce qui est le cas du cone. Si on pouvait avoir un rotor avec un cone inverse on aurait le phenomene inverse , a savoir un angle d'incidence reduit"
Re:  On pourrait le croire facilement mais non, la conicité n'agit pas comme elle le ferait sur un disque plein. La raison est que les moments de battement sur les pales doivent impérativement rester équilibrés en vol rectiligne. Ce qui oblige (le pilote) à donner un peu de cyclique latéral (moyeu) pour supprimer la sur-portance des pales quand elle balaient la partie avant du disque. Ce faisant, l'écoulement global redevient donc celui d'un disque plat: Aucun changement d'angle de portance nulle ni de trainée n'est produit par la conicité. Juste un manche plus ou moins de travers (angle b1)


pourtant ca se rejoint , le profil creux en vol inverse avec son cabreur sauf erreur donne une certaine similitude avec la "surportance" du secteur avant du cone ,

ca parait logique mais je suis dubitatif
si on considere qu'un rotor plan ne peut avoir de portance a incidence nulle , exact ? , cela veut dire que chaque portion du disque , chaque element de pale ne peut avoir de portance si elle ne forme pas un angle avec V ,
hors dans le rotor conique la palle dans le secteur avant , ou la surface du cone , forme bien un angle avec V , mais dans le secteur arriere la pale ou la surface du cone peuvent se trouver a zero voire en negatif , et quand on ajoute le fait que l'arriere du cone est dans la deflexion de l'avant cela empire ,
ca semble se tenir ,
sinon cela voudrait dire qu'on pourrait faire porter un rotor conique a incidence nulle , c'est le cas ?


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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 12:40 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Je veux dire que quelque soit la conicité ou la déflexion, les pales "avant" ne sauraient porter plus que les pales "arrière" sans coucher le disque transversalement (retard gyroscopique).
Volant droit, c'est que le pilote commande exactement ce qu'il faut de pas cyclique pour annuler l'effet de la conicité et de la déflexion générale sur les pales. L'écoulement général reste le même quelque soit la conicité. Pas d'effet sur l'angle d'attaque du disque, pour une portance donnée.


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gma


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 13:40 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Re bonjour,


Bon ! cette fois je ne déconne plus (je reviens de chez le psy), voici ce qu'il faudrait dire.


Je reviens sur le sujet, notamment pour la construction idéologique des compositions de vitesses.


La construction intellectuelle de Jean Claude est répandue, elle est pratiquement celle de tous, cela explique que les essais des laboratoires ne sont pas toujours compris. Cela explique aussi bien des confusions.


Parlons tous le même langage.


Je reprends en partie le dessin de Jean Claude pour "imager".


 





Sur le croquis du disque plan, vous pouvez voir la représentation d'une force verticale Fz (opposée au poids, donc portance).
Dans l'imagination de Jean Claude, cela veut dire que l'axe z du trièdre rotor est donc vertical, donc l'axe x est horizontal et orienté selon la trajectoire… 


Mais sur cette terre, je vous assure, personne n'a convenue que l'axe x était orienté selon la trajectoire… jamais !
La construction intellectuelle est donc erronée (oui, je sais, c'est pas drôle).


Sur cette terre, depuis la création du système par Marcel Riffard (alors ingénieur au labo Eiffel de Chalais Meudon), l'axe x est orienté selon la direction des vitesses et l'axe z est perpendiculaire à x… c'est internationalement reconnu, c'est bon… c'est Français en plus.


Il s'agit donc de composer les vitesses pour définir la direction de la résultante, de là, tracer cet axe x.
Et là, nous avons le schéma suivant :


 





Bon ! il y a une autre erreur, Vi (vitesse induite par…) n'est pas perpendiculaire à la trajectoire, mais perpendiculaire au plan (dans le cas du rotor). Je corrige donc et j'obtiens ceci :



 




Entre la première considération de Jean Claude (celle de presque tous) et la réalité, voilà ce qui change :


Pour Jean Claude (et pas seulement), le coefficient Cz du rotor permet de calculer la force de portance du rotor, celle qui s'opposera au poids…


Pour un laboratoire d'aérodynamique, le coefficient Cz permet de calculer la grandeur de la composante Fz, c'est tout, personne n'a dit que Fz s'opposait au poids…


Pour Jean Claude, la vitesse de référence pour calculer Fz est celle sur trajectoire (ici vitesse horizontale)…


Pour un laboratoire, Fz se calcule avec pour valeur de vitesse le gradient de celle résultante…, rien d'autre.


La différence conceptuelle est énorme.


Si Jean Claude souhaite faire travailler son rotor à un calage de 5° (pas incidence hein… calage !), il faudra donc que la poussée aérodynamique du rotor vaille :


Fn = m.g / cos 5°                     (pour 212 Kg de masse, ça fait 2087 N) ;


Si Jean Claude veux faire travailler son rotor à 10° de calage, il faut Fn = (212 x 9,81) / cos 10 = 2112 N ;


Mais bien sûr, calage et incidence ce n'est pas la même chose…




            Jean Claude impose un diamètre rotor : 6,30 m (soit 31,17 m²) et une vitesse : 90 Km/h (soit 25 m/s).
Et nous savons effectivement, depuis des lustres maintenant, que :


                        Fn = ½.ρ.C.S.V² où "C" est le coefficient de la résultante aérodynamique et V le gradient de la vitesse résultante.


Or, pour connaître cette vitesse résultante, il faut pouvoir composer toutes les vitesses, y compris "induite", comme nous le faisons dans le cas "hélico" et nous ne la connaissons pas… c'est embêtant.


Mais un jour, un type aussi fondu que nous s'est penché sur la question, il détermina après plein d'années de labeur et de pauvreté que :


                        Fn = 1/2.ρ.S.Vi² (aussi)…


Cela se démontre par un calcul de quantité de mouvement appliqué à une masse d'air soumis à une différence de pression… blablabla.


C'est fou hein ! Et c'est génial surtout car, par transformation, on obtient Vi…


                                   ________
Et donc :          Vi = √ 2.Fn / ρ.S


Donc dans le cas de Jean Claude, pour 5° de calage et 90 km/h, il faut :


Vi = ((2 x 2087) / (1,225 x 31,17))1/2 = 1,69 m/s.


Pour 10° de calage, il faudrait Vi = 1,70 m/s.


La notion de "Vi" sous entend sa perpendicularité d'avec le plan rotor. Donc, dans la composition, il faut retenir que Vi est orientée selon le calage donné au rotor (Fn aussi d'ailleurs puisque Fn prend la direction de Vi).
Donc la vitesse horizontale de 25 m/s se compose avec une vitesse induite inclinée de 95° (90° + 5° de calage choisi)…
Et notre composition des vitesses donne une résultante V moins importante que la vitesse de déplacement horizontal… (voir graphe ci-dessus).


En théorie, supposer l'incidence identique au calage reviendrait à dire qu'il n'y a pas de vitesse induite… Dans le cas pratique d'une translation à grande vitesse, le calage est faible (ici 5°) et notre angle θ aussi puisque Vi est faible en regard de Vh, on fait donc cette approximation (*).


C'est ainsi qu'apparaît la relation Vi = Vh sin i, suite logique de ces approximations.


Pour des vitesses de translation faibles, cette approximation n'est plus vraie.


En effet, dans le cas de la machine à Jean Claude, si nous souhaitons un vol horizontal avec un calage de 25° et Vh = 20 Km/h (5,55 m/s) sur trajectoire (par exemple), il faudrait Fn = 212 x9,81 / cos 25 = 2295 N, soit Vi = 10,96 m/s (selon Froude) alors que le calcul approximatif donne Vi = 5,55 x sin 25 = 2,34 m/s…




Par extension, l'absurdité de l'approximation se retrouve en autorotation verticale, dans ce cas, sin i = 0… pourtant Vi existe, mais le calcul donne 0.


Comment voulez vous donc déterminer une incidence correcte avec autant d'erreur ?


La notion de "Vi" permet donc de calculer la résultante rotor (Fn), mais elle ne permet pas, par composition, d'établir un lien d'incidence. Et aux grands angles, l'approximation faite pour les petits ne tient pas.
En gros, c'est comme si "Vi" était indépendant de la vitesse d'avancement, ce qui est faux bien sûr dans le cas autogire.


En régime hélicoptère, le système est bon car, dans l'ordre, on fabrique "Vi" (collectif), donc obtenons Fn selon notre volonté, puis inclinons (cyclique) dans le sens désiré cette résultante pour obtenir le déplacement. De plus, j'ai déjà dit, les charges alaire sur hélico sont plus importantes, les Vi sont conséquentes et donc quasiment comparable aux vitesses d'avancement.


En régime autogire, il faut d'abord V avant Vi… et la relation Vi = Vh sin i ne corobore pas le calcul de Fn par le bilan de puissance (vu ci-dessus). Il y a donc bien écart entre calage sur trajectoire et incidence lorsque Vh devient sensiblement équivalent à Vi.


Pour que l'incidence du rotor soit justement évaluée, il faut revenir à la notion de "vitesse d'alimentation" sous entendue par Haffner, son sens est opposé à celui de "Vi" et sa composition avec Vh donne le gradient réel de la vitesse résultante.
Avec cette notion de "Va", l'angle d'incidence est connue instantanément, on déduit alors d'une polaire type corrigée les composantes Fz et Fx, donc Fn est tout aussi aisé.


En inversant volontairement le sens de "Vi" sur mes graphes, j'ai voulu montrer à quel point le système est plus commode. Il s'agit donc d'une provocation, j'espère de bon aloi pour les intéressés.


Bien entendue, "Va" et "Vi" ont des valeurs différentes, En autorotation verticale, "Va" vaut la vitesse de descente verticale moins "Vi". En translation, l'évolution de "Va" s'accorde avec celle de "Vi" comme démontré par Froude.


Avec cette méthode, le calcul de performances par la polaire est plus précis, l'étude des puissances donne des courbes similaires à celles obtenues par la méthode du bilan de puissance.






(*) Presque raisonnable car, aux petits angles, la résultante d'un rotor s'incline un peu sur l'arrière, la supposition d'une "Vi" normale au plan n'est donc plus bonne non plus.
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Dernière édition par gma le Lun 3 Oct - 09:27 (2011); édité 1 fois
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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 14:51 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

gma pourrait il nous nous parler de son expérience de vol en gyro

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Haflinger


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 16:45 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

gma a écrit:
Re bonjour,
..........................
Mais un jour, un type aussi fondu que nous s'est penché sur la question, il détermina après plein d'années de labeur et de pauvreté que :
                       Fn = 2.ρ.S.Vi² (aussi)…

Cela se démontre par un calcul de quantité de mouvement appliqué à une masse d'air soumis à une différence de pression… blablabla


ce n'est pas bien d'utiliser les formules des autres sans les avoir comprites , pabo pabo

moi aussi je me suis penche sur le probleme , et la formule serait plutot : Fn = ρ.S.Vi²/2 , soit un facteur 4 de difference

ensuite cette formule ne s'appilque pas a la Vi en translation , la meilleure preuve est qu'elle ne contient pas la vitesse (de tranlation) qui est determinante dans la vitesse induite

a partir de la tout le reste ne tiend pas debout , dommage

sinon aller ergoter sur des cosinus pour des angles de 5 degres ca nous fait moins de 0.5 % de difference , c'est juste mais pas toujours indispensable

donc je te remet ma formule considerablement simplifiee (on ne peut pas faire plus conci) car ne prenant pas en compte "l'angle" mais valable pour des vitesse "de croisiere"

Vi = (m x 9.81) / (V x Pi x R2 x rho)

ensuite je ne pense pas que Jean-Claude "souhaite" faire voler son rotor a 90 km/h avec 10 degres d'incidence mais plutot qu'il a deduit cette inciidence du reste , et comme je pense que le rotor conique n'est pas completement equivalent au disque plan .....

a+


Dernière édition par Haflinger le Ven 30 Sep - 16:55 (2011); édité 2 fois
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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Ven 30 Sep - 16:52 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

gma a écrit: En inversant volontairement le sens de "Vi" sur mes graphes, j'ai voulu montrer à quel point le système est plus commode. Il s'agit donc d'une provocation.
Re: Commode pour vous égarer complètement!

" nous savons effectivement, depuis des lustres maintenant, que  Fn = ½.ρ.C.S.V²".
Re: ouais, donc quand vous écriviez  Fn = ½.ρ.C.S Vi², c'était pour voir si on suivait bien? .

" Fn = 2.ρ.S.Vi² …Cela se démontre, C'est fou hein !"
Re: Oui, c'est fou surtout pour un autogire. Si vous l'aviez démontré vous même, vous auriez compris que cette formule n'est vrai qu'en vol stationnaire. Avec une vitesse Vo axiale  (hélico en montée verticale), la formule est :  Fn = 2.ρ.S.Vi (Vo + Vi) . Et en descente verticale rapide? on a alors: Fn = 2.ρ.S.Vi (Vo - Vi).  Et si on cherche la trainée (sustentation) maximum, on obtient en principe Vi = Vo/2 Mais hélas l'écoulement turbulent en aval ne permet plus de l'appliquer.

"je vous assure, personne n'a convenue que l'axe x était orienté selon la trajectoire… jamais !"

Re: Jamais?  Regardez ce rapport Naca  552 http://aerade.cranfield.ac.uk/ara/1937/naca-report-552.pdf  et memorandum technique NACA 729: L'angle d'attaque du rotor y est donné par rapport à la direction du vol (forward speed) C'est avec la même assurance que vous nous avez déjà sorti vos formules d'inertie, de valeur de vitesse induite, et de poussée Fn. 

La notion de "Vi"  ne permet pas, par composition, d'établir un lien d'incidence.
Re: N'est-ce pas la preuve évidentes que votre vision du fonctionnement du rotor est à revoir? Selon vos derniers schémas, l'air traverserait même le disque rotor par au dessus, en translation horozontale!  Comme chacun a pu le constater, mes calculs et  représentations n'ont fait apparaître aucune anomalie par rapport à la réalité. Et c'est bien le moins qu'on puisse attendre d'une théorisation. Mes valeurs d'angle du disque (10°) par rapport à la trajectoire du vol sont conformes aux observations, ainsi que les régimes de rotation, et ils m'ont même prédit les variations de  régime avec la vitesse du vol, dont je ne soupçonnais pas l'existence avant (confirmées depuis), ainsi que les zones décrochées observées (rapport NACA 741)


Dernière édition par Jean Claude DEBREYER le Sam 1 Oct - 09:31 (2011); édité 2 fois
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MessagePosté le: Aujourd’hui à 16:58 (2017)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire

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