Quels paramètres modifier pour améliorer la durée de vol et la vitesse d'un planeur en mouvement libre ? (TPE)

Résumé du document

Il faut savoir que l'histoire des planeurs a commencé avec le désir des humains d'imiter les oiseaux. Pour cela ils ont pensé créer des ailes identiques à celles des oiseaux pour n'avoir qu'à planer et battre des ailes. Cette envie de voler a commencé dès le temps de la Grèce Antique. En effet un héros de la mythologie grecque, Dédale, a vu son fils, Icare, mourir pour avoir volé trop près du soleil avec une paire d'ailes de sa conception. Au temps des lumières, les plus grands inventeurs tentaient d'inventer des machines volantes, des oiseaux de fer. Finalement, c'est en 1960 qu'a été créé le premier planeur en fibre de verre par un canadien. Le modèle a été par la suite amélioré, d'autres plans élaborés. Cependant, l'aviation a toujours été un grand risque pour les hommes ; celui d'un accident peut-être mortel. Malgré cela, quelques courageux bravaient, entre 1927 et 1933, tempêtes et froid pour transférer par avion du courrier entre Toulouse et Buenos Aires. Ce sont les hérons de l'aéropostale. Puis les projets se sont enchaînés, des brevets ont été déposés, et l'aviation a progressé. A présent, il existe de grands et puissants appareils, mieux protégés contre les risques naturels, pouvant transporter de nombreux passagers.

Extraits

[...] Pour cela ils ont pensé créer des ailes identiques à celles des oiseaux pour n'avoir qu'à planer et battre des ailes. Cette envie de voler a commencée dès le temps de la Grèce Antique. En effet un héros de la mythologie grecque, Dédale, a vu son fils, Icare, mourir pour avoir volé trop près du soleil avec une paire d'ailes de sa conception. Au temps des lumières, les plus grands inventeurs tentaient d'inventer des machines volantes, des oiseaux de fer. [...]

[...] Puis les projets se sont enchaînés, des brevets ont été déposés, et l'aviation a progressé. A présent, il existe de grands et puissants appareils, mieux protégés contre les risques naturels, pouvant transporter de nombreux passagers. Mais ces géants n'ont plus rien à voir avec les tranquilles planeurs, qui ont aussi évolués, de leur côté. Aujourd'hui, ils ont généralement des moteurs. Il en existe tout de même certains modèles, très rares, dénués de moteur. Ce sont, la plus part du temps, des maquettes pour enfants et collectionneurs. [...]

[...] Voici se qui se passe donc durant le vol du planeur : Les flux d'air qui arrivent sur le bord d'attaque de l'aile se séparent (l'une passe par l'extrados, l'autre par l'intrados) et arrivent au bord de fuite pour qu'il y ait portance. Le flux d'air qui est passé par l'extrados, plus bombé, doit parcourir plus de chemin que par l'intrados pour un temps identique et donc la vitesse y est plus importante. D'après Bernoulli, puisque le fluide va plus vite au côté supérieur de l'aile, il y règne une dépression (pression plus faible que dans l'air) qui aspire l'aile vers le haut. Symétriquement, il existe une surpression qui va supporter l'aile à son côté inférieur. [...]

[...] Pour cette expérience nous avons repris la maquette de référence et nous sommes montées sur un talus pour tester la finesse à une plus grande hauteur. On a poussé le planeur pour une hauteur de 2,70m. Le planeur a volé pendant 1,66s et a parcouru une distance de 2,80m. Nous avons calculé une vitesse de 1,69m/s et une finesse de 1,04. La distance et le temps sont ici moyens. La finesse est un peu basse mais globalement bonne. 5ème expérience : Ailes, corps et ailerons 3. [...]

[...] Ceux-ci deviendront plus tard de puissantes machines qu'on nommera avion Mais quand et comment ce passage du tranquille planeur à l'engin puissant et imposant qu'est l'avion s'est-t-il fait ? Cette question n'appartient pas à notre TPE, mais il sera intéressant de se renseigner Lexique : Aérodyne : n.m Tout appareil volant plus lourd que l'air. Ex. : avion, hélicoptère, ULM, etc. Finesse : Rapport entre les coefficients de portance et de traînée d'un avion, mesurant son aptitude à planer Profil : forme de l'aile en coupe. Extrados : surface extérieure de l'aile. Intrados : surface inférieure d'une aile d'avion. [...]