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Equilibre de translation et de rotation de l'avion

Phraséologie Anglaise

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En abordant l'étude de l'aérodynamique, nous avons indiqué au § 2.3, que la condition nécessaire pour qu'un avion puisse se maintenir en équilibre de vol horizontal à vitesse constante est que la somme des forces qui agissent sur lui soit nulle, ce qui est réalisé si sa portance (L) équilibre son poids (G) et si la traction de son moteur (T) équilibre sa traînée (D).

En écrivant les équations d'équilibre :

  • L = G (équation de sustentation)
  • et T = D (équation de propulsion)

nous avons implicitement et volontairement admis, pour simplifier le raisonnement, que ces quatre forces agissaient en un même point, à savoir le centre de gravité de l'avion (Fig. 6.3). Or, seul le poids total (G) est appliqué en son centre de gravité. La portance totale (L) et la traînée totale (D) sont appliquées en son centre de poussée qui ne coïncide pas nécessairement avec son centre de gravité. De plus la ligne d'action de la traction (T) ne coïncide pas nécessairement avec celle de la traînée (D) (Fig.6.4).


Fig 6.3 Les forces en équilibre

Fig 6.4 Lignes d'action des 4 forces

Nous avons vu par ailleurs que l'avion possède 3 axes autour desquels il peut subir des rotations de tangage, de roulis et de lacet, contrôlées par les gouvernes (v. chapitre 5).

Les conditions L = G et T = D sont donc nécessaires pour assurer l'équilibre de translation de l'avion mais pas suffisantes pour réaliser l'équilibre de l'avion autour de ses trois axes. Elles doivent être complétées par des conditions de rotations nulles autour de chacun des trois axes. Autrement dit, l'équilibre de rotation est réalisé lorsque l'avion ne subit aucune rotation sous l'action de toutes les forces auxquelles il est soumis, ou encore lorsque la somme des moments des forces agissantes est nulle par rapport au centre de gravité.

Dans le cas de la figure 6.4, on voit que le moment piqueur créé par les forces L et G doit être équilibré par un moment cabreur créé par les forces T et D. C'est la disposition la plus intéressante car elle a l'avantage, en cas de réduction de la puissance ou de l'arrêt du moteur, de créer une tendance à piquer qui donne à l'avion une attitude de vol plané. Inversement, une augmentation de la traction crée un moment cabreur. Ceci répond aux normes de construction aéronautique (v.§ 7.5.4).