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Théorie du rotor d'autogire
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PhT


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MessagePosté le: Jeu 27 Oct - 10:06 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Raymond,
j'ai également des réticences concernant ta direction de vent. Si l'appareil est en palier le vent infini amont est horizontal. Par définition l'infini n'est pas plus ou moins proche suivant la vitesse ! Je dirais en riant que l'infini reste à l'infini !
je remarque aussi que tu changes très souvent de référentiel dans un même raisonnement ce qui compromet toute explication théorique à moins à chaque fois de donner les équations de changement de référentiel ce qui est très peu pédagogique. Il faut à mon sens séparer les visions et ne pas traiter le global en même temps que le local même si ils sont intiment liés
Voici un schéma simplifié de l'équilibre des forces en vol. Pour la clarté, j'ai omis la traînée de la nacelle, fait passé l'axe de poussée hélice par le CG et bloqué l'incidence du disque à la même valeur dans les deux cas.


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MessagePosté le: Jeu 27 Oct - 10:06 (2011)    Sujet du message: Publicité

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gma


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MessagePosté le: Jeu 27 Oct - 16:31 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Bonjour Philippe,
 

Tu as écrit : "j'ai également des réticences concernant ta direction de vent. Si l'appareil est en palier le vent infini amont est horizontal. Par définition l'infini n'est pas plus ou moins proche suivant la vitesse ! Je dirais en riant que l'infini reste à l'infini !"
 

Re : J'aimerai bien également une définition si simple pour la notion d'infini. Mais en aérodynamique, l'infini (amont ou aval) commence là ou l'écoulement est réputé "permanent". Avant cet "infini" et en tout point de l'espace, nous sommes dans le "champ aérodynamique" du corps. Ceci en ce qui concerne l'écoulement subsonique.
Et cette règle devient compliquée dans le cas d'un rotor.
En effet, pour un avion, la corde est minime par rapport à la longueur de l'aéronef, la déflexion de l'aile commence généralement bien après le nez de l'appareil. Pour simplifier, on peut dire que l'infini amont de l'aile peut commencer un peu après le nez de l'aéronef. Si l'appareil avoisine le mur du son, l'infini amont peut commencer un peu plus en avant. Mais, dans tous les cas, il est très raisonnable de mesurer l'incidence depuis la trajectoire.
Pour un rotor, il se trouve que la "permanence" de l'écoulement peut être rencontrée en amont alors que le flux est déjà défléchi (mais sans tourbillons). La déflexion réoriente la direction des vitesses presque localement, je l'accorde, mais la continuité de l'écoulement existe, elle doit être prise en compte, alors que nous ne sommes pas encore dans le "champ aérodynamique".
Et c'est ce qui est respecté dans le cas hélicoptère, on distingue une vitesse "de déplacement" orienté selon la trajectoire (trièdre lié au gyravion) alors que la vitesse résultante aérodynamique est celle réorientée par la déflexion (Vitesse de Froude pour certains).
Et dans le cas autogire ?… Vous avez raison de considérer l'infini amont à 10 kms en avant ou plus, mais nous avons raison de prendre en compte une déviation permanente de l'écoulement modifiant la direction des vitesses finalement imposées à l'appareil (au rotor surtout).
Vis-à-vis de la trajectoire, cela ne change rien, un trièdre lié à l'aéronef défini cette direction.
 

Tu écris aussi : "je remarque aussi que tu changes très souvent de référentiel dans un même raisonnement ce qui compromet toute explication théorique à moins à chaque fois de donner les équations de changement de référentiel ce qui est très peu pédagogique. Il faut à mon sens séparer les visions et ne pas traiter le global en même temps que le local même si ils sont intiment liés."
 

Re : Mes explications sont attachées à un seul trièdre, celui aérodynamique (axe x lié à la vitesse).
D'autres trièdres pourraient être pris en compte, celui du "Giravion" et celui "terrestre", mais le fonctionnement du rotor ne dépend pas d'eux, donc je n'ai pas de raison d'évoquer ceux-ci.
L'angle θ mentionné dans quelques lignes détermine la position angulaire du plan rotor par rapport au trièdre "Gyravion" (calage rotor sur trajectoire). Jean Claude Debreyer souhaitait la détermination mathématique de cet angle, mais cela importe aucunement, le fonctionnement du rotor dépend de l'incidence, pas du calage.
Il en est ainsi car le calage est variable (rotor piloté) et la trajectoire dépendra de la résultante aérodynamique, non l'inverse. Et c'est tellement vrai que quand nous tentons d'imposer au rotor un calage qui ne lui convient pas, il détruit nos butées de battement et se comporte comme il l'entend… ne nous déplaise.
 

Egalement "Voici un schéma simplifié de l'équilibre des forces en vol. Pour la clarté, j'ai omis la traînée de la nacelle, fait passé l'axe de poussée hélice par le CG et bloqué l'incidence du disque à la même valeur dans les deux cas."
 

Re : je reporte sur ton schéma les trièdres évoqués selon cette vision d'une V "très infini amont", c'est-à-dire i = θ (trièdre aérodynamique et trièdre giravion toujours parallèle).
 

 


 

 

 
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Rotor


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MessagePosté le: Jeu 27 Oct - 18:34 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Ce qui m'a surpris à première vue dans le schéma de Raymond ci-dessous, c'est l'inclinaison arrière de l'hélice ;
Comme tout bon "avionneux" le sait, une inclinaison arrière de l'hélice donne un moment piqueur à l'avion...
Après discussion sur ce point en message privé avec Xavier, il m'a confirmé qu'une inclinaison arrière
de l'hélice augmentait la vitesse maximale des gyro.
On peut en déduire qu'un plan parfaitement vertical de l'hélice apporterait un moment cabreur.. Donc un frein...

Tous cela semble confirmer que la représentation des filets d'air par Raymond, pour un autogyre propulsif, est la bonne !
Jusqu'à preuve du contraire Smile



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PhT


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 00:19 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Pour Raymond,
afin de préciser la notion d'infini amont. Voici un petit shéma analogique de l'écoulement autour d'un rotor et d'un profil fixe. Je t'assure que personne n'a eu l'idée de choisir sur un profil fixe la direction de l'écoulement au point d'arrêt ou juste au dessus du bord d'attaque comme orientation de l'infini amont ! Ce genre de choix interdit toute compréhension des phénomènes. En ce qui concerne l'autogyre, je n'en vois d'ailleurs aucune trace dans la littérature disponible sur le sujet. Les angles rotors sont toujours indiqués par rapport au vent infini amont (lointain comme tu précises). Dans la soufflerie Langley c'est l'axe de la veine tout comme pour le moulinet Lapresle, donc parallèle aux parois en avant de la chambre d'expérimentation..



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Ventus


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 00:31 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

gma dit, à propos de la vitesse du schéma: Et dans le cas autogire ?… Vous avez raison de considérer l'infini amont à 10 kms en avant ou plus, mais nous avons raison de prendre en compte une déviation permanente de l'écoulement modifiant la direction des vitesses finalement imposées à l'appareil (au rotor surtout).

Re: Qu'est ce cela signifie, que l'air à 10 kms de l'autogire est déjà dévié............    ........dans quelle proportion?

Si c'est l'infini (amont), est-il acceptable de parler de l'air situé à 100km devant le rotor par exemple, ou 1000km?


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gma


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 08:22 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

PhT a écrit:
Pour Raymond, afin de préciser la notion d'infini amont. Voici un petit shéma analogique de l'écoulement autour d'un rotor et d'un profil fixe. Je t'assure que personne n'a eu l'idée de choisir sur un profil fixe la direction de l'écoulement au point d'arrêt ou juste au dessus du bord d'attaque comme orientation de l'infini amont ! Ce genre de choix interdit toute compréhension des phénomènes. En ce qui concerne l'autogyre, je n'en vois d'ailleurs aucune trace dans la littérature disponible sur le sujet. Les angles rotors sont toujours indiqués par rapport au vent infini amont (lointain comme tu précises). Dans la soufflerie Langley c'est l'axe de la veine tout comme pour le moulinet Lapresle, donc parallèle aux parois en avant de la chambre d'expérimentation..




Oui, parce que dans une soufflerie, au voisinage des parois, l'écoulement n'est pas permanent, de plus, il y a recirculation de l'air donc toujours turbulence, si minime soit elle. D'ailleurs, dans la veine VDT donné en exemple, les polaires sont données avec ce coefficient de turbulence et la laminarité est garantie par soit un changement de pression, soit un faible NR.
De fait, les résultats mesurés sont donnés pour un allongement de 6 et un NR de 3 000 000, mais ceux en allongement infini et NR 8 000 000 sont calculés (malgré un essai entre parois).

Pour les essais Lapresle, nous retrouvons l'anomalie sous une autre forme, mais il faut regarder attentivement la polaire.
En effet, vous remarquerez que la polaire donne un Cx nul pour un Cz nul...
Or, sur la courbe des Cm, vous remarquerez une inclinaison vers l'arrière de la résultante et un départ hors "0", donc l'existence d'une traînée à la plus petite sustentation mesurée...
Donc un rotor qui traîne déjà alors qu'il ne produit aucune sustentation...
Et le rapprochement à faire avec la polaire du disque plan plus réaliste sur ce point.

Par rapport à tes schémas, pour "imager", l'infini amont COMMENCE là ou les tracés en bleu sont parallèles (on va dire ça pour vulgariser). Et tu peux constater que dans le cas d'un avion, vu la dimension de l'aile, la casserole d'hélice situé à l'avant serait déjà dans l'infini amont de l'aile (pas de l'avion... de l'aile). Donc dire que le trièdre de l'avion (pas celui aérodynamique) est vraiment orienté selon la direction du flux (trajectoire et flux sont identiques dans ce cas).
Tandis que pour l'autogire, l'intégralité de la machine est soumise à un flux dévié par le rotor et de direction différente de la trajectoire. Le trièdre giravion est lié à la trajectoire, donc orienté selon celle-ci, mais le trièdre aérodynamique est orienté selon la direction de la vitesse résultante à l'infini amont (sachant que l'infini amont commence là où l'écoulement est permanent).
Si tu souhaite examiner le cas de l'empennage arrière, tu le met où l'infini amont de l'empennage... à 10 kms où juste devant la direction de corde et en supposant l'écoulement laminaire (ce qui sera faux) ?
Dans le cas du rotor, l'infini amont peut donc commencer devant la machine... là ou il y a permanence de l'écoulement (exit donc les endroits tourbillonnaires).

N'oublie pas que la supposition d'une vitesse résultante à l' infini amont orientée selon la trajectoire suppose aussi que le rotor soit assimilé à un disque plan... évoluant à grande vitesse de translation.
Donc si tu suppose têta = incidence, tu suppose avec le Cz du disque plan et son Cx également... pas Cz et Cx (surtout) du rotor mesurés sur polaire rotor.



gma dit, à propos de la vitesse du schéma: Et dans le cas autogire ?… Vous avez raison de considérer l'infini amont à 10 kms en avant ou plus, mais nous avons raison de prendre en compte une déviation permanente de l'écoulement modifiant la direction des vitesses finalement imposées à l'appareil (au rotor surtout).

Ventus a écrit:
Re: Qu'est ce cela signifie, que l'air à 10 kms de l'autogire est déjà dévié............    ........dans quelle proportion?

Si c'est l'infini (amont), est-il acceptable de parler de l'air situé à 100km devant le rotor par exemple, ou 1000km?



Bonjour,

Non, cela ne signifie pas que le flux à 10 kms est déjà dévié...

Cela signifie que l'infini amont COMMENCE là où l'écoulement du flux est "permannent" (donc début possible juste quelques mètres devant si vous le souhaitez).

Au delà de ce seuil, c'est toujours l'infini amont, à 100 voir 1000 voir 10 000 kms.

mais si au détour d'une paroi rocheuse il y a turbulence... l'infini amont cesse...

Si une rafale conséquente... l'infini amont cesse.

et une rafale de 9 m/s pour un 747 évoluant à 200 m/s à 15 000 ft  ça ne change guère l'infini amont de son aile... pour votre autogire qui évolue à 12 m/s ça change tout.
  
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Dernière édition par gma le Ven 28 Oct - 08:40 (2011); édité 1 fois
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Haflinger


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 08:26 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

pour parler de deviation il faut que se soit significatif et non infinitesimal , le phenomene s'atenue tres vite comme sur les dessins , je crois que gma a dit que quelques metres etait l'ordre de grandeur ce qui est raisonnable

edit : grille par gma


Dernière édition par Haflinger le Ven 28 Oct - 09:19 (2011); édité 1 fois
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gma


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 09:00 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Rotor a écrit:
Ce qui m'a surpris à première vue dans le schéma de Raymond ci-dessous, c'est l'inclinaison arrière de l'hélice ; Comme tout bon "avionneux" le sait, une inclinaison arrière de l'hélice donne un moment piqueur à l'avion...Après discussion sur ce point en message privé avec Xavier, il m'a confirmé qu'une inclinaison arrièrede l'hélice augmentait la vitesse maximale des gyro.
On peut en déduire qu'un plan parfaitement vertical de l'hélice apporterait un moment cabreur.. Donc un frein...

Tous cela semble confirmer que la représentation des filets d'air par Raymond, pour un autogyre propulsif, est la bonne !
Jusqu'à preuve du contraire Smile








Bonjour Régis,
C'est un projet perso mené en 90, les essais furent menés au labo de Lille (IMFL). Un giro trimoteur propulsif (2 x Rotax 532 + 1 x JPX 425). Jamais construit mais maquette testée. Cela donnait ça :



Pour réduire la puissance en translation, le rotor était déchargé par une aile et son régime était maintenu par un entraînnement mécanique à 70% du régime autogire (ça fait 9 kW dans ce cas). Un mini Rotodyne en quelque sorte, mais pas hélicoptère pour le décollage.
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Rotor


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 09:50 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Bonjour Raymond,
Un mariage à trois : avion-gyro-hélico ! Pas simple mais un joli projet au niveau complexité, dommage qu'il n'est pas pu aboutir Wink

Régis


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gma


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 10:02 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Rotor a écrit:
Bonjour Raymond, Un mariage à trois : avion-gyro-hélico ! Pas simple mais un joli projet au niveau complexité, dommage qu'il n'est pas pu aboutir Wink

Régis




Non ! juste giro et avion... pas hélico. Pas dommage pour l'aboutissement... que faire avec à part des tours de piste et quelques virées entre potes ?

faute d'utilité il est mort, nous avons appris quelques trucs, c'était déjà très bien.
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Rotor


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 11:47 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Pas hélico ? Et ce point : "et son régime était maintenu par un entraînnement mécanique à 70% du régime autogire " ? Par le JPX j'imagine ?

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gma


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 15:08 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Rotor a écrit:
Pas hélico ? Et ce point : "et son régime était maintenu par un entraînnement mécanique à 70% du régime autogire " ? Par le JPX j'imagine ?



Oui, le JPX fournissait au rotor 70 % de la puissance qu'il prélève normalement de la translation. Donc un gain considérable sur la composante de traînée et, en outre, la garantie du régime malgré un fort calage en pas.

Mais un rotor fonctionnant toujours en régime autogire... donc !

l'aile assure 50% de la portance en croisière (on pouvait pas plus), mais elle sert surtout de support moteurs, de radiateur (moteur à refroidissement liquide) et de réservoir. Le JPX est refroidissement à air. 
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Haflinger


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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 15:25 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

la motorisation du rotor est une solution de securite possible , la probabilite d'une perte de tours conjointement avec une perte de puissance est reduite , un reducteur de pas automatique peut combler la lacune

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Ventus


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Inscrit le: 21 Oct 2011
Messages: 264
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MessagePosté le: Ven 28 Oct - 19:02 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

Bonsoir gma,

Puisque c'est la vitesse de l'air à l'infinie amont de l'autogire (loin devant l'autogire), (voir ce que vous m'expliquez quelques lignes plus haut) et non l'air local autour de l'autogire...
 Pourquoi la représentez-vous toujours selon cette direction montante sur vos schémas?


 



ou encore





 

Relativement:
-L'air à 10km (devant l'engin) voit arriver le giro à 80km/h
ou
-Le giro voit arriver l'air (celui à 10km) à 80km/h.

Du coup, si le giro est en vol horizontal, le vecteur vitesse ne devrait-il pas être horizontal sur vos schémas ?

Les schémas suivants (de PhT) ne sont-ils pas parfaitement exact (la flèche "Vent" représentant la vitesse de l'air à infini amont) ?????







Dans cette formule de la portance aérodynamique:

P = 1/2 ro S V² Cz

La lettre "V" n'est-elle pas la Vitesse de l'air à l'infini amont ?
Soit exactement la flèche "Vent" des schémas de PhT ???



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dop


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Inscrit le: 11 Oct 2011
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MessagePosté le: Dim 30 Oct - 19:12 (2011)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire Répondre en citant

à GMA et sans l'apport du jpx , à combien estimait tu le gain en trainé induit par cet entraînement mécanique, une charge rotor moindre doit bien engendrée une traînée moindre qui doit variée proportionnellement à l'augmentation de la portance ? le fait d'avoir une surface portante même petite as t il étais déjà étudié et quantifié ailleurs ?

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MessagePosté le: Aujourd’hui à 06:57 (2017)    Sujet du message: Théorie du rotor d'autogire

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