- Le vol résulte de la distribution de pression et des forces créées par l’écoulement de l’air autour de l’aile, et un airfoil est la forme en coupe de l’aile qui génère ces forces
- L’écoulement de l’air doit être compris à travers la vitesse moyenne dans de petites régions, plutôt qu’à travers le mouvement aléatoire de chaque molécule, et même de l’air immobile peut se comporter comme du vent du point de vue d’un objet en mouvement
- La pression naît des collisions des molécules d’air avec une surface, et les différences de pression autour d’un objet poussent l’air et les surfaces solides, modifiant vitesse et direction
- Quand l’angle d’attaque augmente, la portance augmente aussi, mais au-delà d’un angle critique, la couche limite se sépare et la décroche fait diminuer la portance
- La viscosité, la couche limite, la turbulence, l’épaisseur et la géométrie dissymétrique modifient à la fois la portance et la traînée ; concevoir une aile réelle consiste donc à trouver une distribution de pression et de vitesse qui produise la portance voulue tout en réduisant la traînée
La section d’aile qui rend le vol possible
- Depuis longtemps, l’humanité rêve de voler comme les oiseaux, et même si le transport aérien est aujourd’hui banal, la physique du vol peut encore sembler peu intuitive
- Le principe qui permet à un avion de voler peut se comprendre à travers les forces créées par l’écoulement de l’air autour de ses ailes
- La forme de la section de l’aile est l’airfoil, et cette géométrie ainsi que son orientation jouent un rôle essentiel pour maintenir l’avion en l’air
- L’explication part de la visualisation de l’écoulement de l’air, puis aborde la vitesse et la pression au niveau moléculaire, l’écoulement autour d’un airfoil, la viscosité, la couche limite et différentes formes d’airfoil
Comment observer un écoulement
- L’air étant transparent, il est difficile d’observer directement son mouvement ; on suit donc l’écoulement à travers ses effets sur des objets comme l’herbe, les feuilles mortes, la poussière ou la fumée
- Les flèches représentent la direction et la vitesse de l’écoulement de l’air à une position donnée
- Plus la flèche est longue, plus l’écoulement y est rapide
- Chaque point possède sa propre vitesse, et l’ensemble de l’écoulement peut être vu comme un champ de vitesses (vector field)
- Les marqueurs se déplacent en suivant l’écoulement, comme de très petits objets légers, et montrent la trajectoire réellement suivie par une parcelle d’air
- La trajectoire d’un marqueur devient une trace temporelle indiquant d’où vient cette parcelle d’air
- Les visualisations basées sur la couleur indiquent la valeur de la vitesse par la luminosité plutôt que la direction
- Les écoulements plus rapides apparaissent dans des couleurs plus lumineuses
- Si l’information de direction est nécessaire, on peut la superposer avec des flèches
- Par la suite, l’écoulement est traité en deux dimensions, ce qui suffit pour les explications données ici avec de simples schémas plans
- Un écoulement dont les propriétés ne changent pas dans le temps est un écoulement stationnaire ; même si les flèches semblent fixes, les parcelles d’air continuent de se déplacer
Vitesse de l’air et vitesse relative
- Même dans un minuscule cube de 80 nanomètres de côté, plus de 12 000 particules d’air sont en mouvement, et l’air réel est constitué d’un nombre bien plus grand de particules
- Même dans l’air immobile, les particules se déplacent rapidement dans des directions aléatoires
- À température ambiante, la vitesse moyenne des particules d’air est d’environ 1030mph, soit 1650km/h
- Chaque particule entre en collision environ 10 milliards de fois par seconde
- La vitesse d’un écoulement d’air n’est pas la vitesse des molécules individuelles, mais la vitesse moyenne des particules dans une région donnée
- Dans l’air immobile, le mouvement aléatoire des particules donne en moyenne une vitesse proche de 0
- Quand le vent souffle, une direction ordonnée émerge du mouvement moyen d’un grand nombre de particules
- Lorsqu’un objet se déplace, comme une voiture ou un avion, même de l’air immobile devient, dans le référentiel de l’objet, un vent soufflant en sens inverse
- Le vent ressenti quand on sort la main par la fenêtre est le mouvement relatif de l’air par rapport à l’objet
- Le vent ordinaire et le vent ressenti par un objet en mouvement sont tous deux des mouvements relatifs entre l’air et l’objet
- Du point de vue de l’avion, l’air s’écoule vers l’aile, et pour empêcher l’avion de tomber il faut une force dirigée vers le haut qui compense la gravité
- Pour une voiture, c’est la réaction du sol qui compense la gravité
- Pour un avion, c’est la portance créée par l’aile qui compense la gravité
Comment la pression produit une force
- La pression est l’effet collectif des forces créées par les collisions des particules d’air avec une surface
- La collision d’une seule particule est minuscule, mais l’immense nombre de collisions se moyenne en une force apparemment uniforme exercée sur la surface
- L’intensité de la pression dépend de la force des collisions par unité de surface
- Si une pression de même intensité agit de manière équilibrée dans toutes les directions sur un objet, celui-ci ne se déplace pas
- Si la pression est plus forte d’un côté, les forces deviennent déséquilibrées et l’objet est poussé dans l’autre direction
- La force nette exercée sur un objet dépend non pas de la pression absolue, mais des différences spatiales de pression
- Les différences de pression mettent en mouvement non seulement les solides, mais aussi l’air lui-même
- En moyenne, les particules se déplacent des zones de haute pression vers les zones de basse pression
- Une différence de pression laissée libre tend à disparaître rapidement avec le temps
- La pression augmente quand le nombre de particules augmente, mais aussi quand leur vitesse moyenne augmente
- Si la température monte et que les particules accélèrent, les collisions deviennent plus fortes et la pression augmente également
- La pression réelle ne peut pas être négative
- L’absence de collisions de particules correspond à la pression minimale possible, soit 0
- Ici, le terme « pression négative » désigne simplement, par commodité, une pression inférieure à la pression de référence
Champ de pression et écoulement autour d’un airfoil
- La distribution de pression peut être représentée par des couleurs et des courbes de niveau
- Le rouge indique une pression supérieure à la pression de référence, le bleu une pression inférieure
- Plus les courbes de niveau sont rapprochées, plus la pression varie rapidement
- La direction et l’intensité de la variation de pression peuvent être décrites par le gradient, et c’est ce gradient de pression qui modifie la vitesse et la direction d’une parcelle d’air
- Un air qui remonte une « colline » de pression ralentit
- Un air qui descend une « pente » de pression accélère
- Un champ de pression créé arbitrairement peut être physiquement incohérent
- Les trajectoires des marqueurs peuvent se croiser, ou conduire à un écoulement où l’air traverse l’intérieur de l’airfoil
- Dans un écoulement stationnaire, l’air ne peut pas avoir simultanément deux vitesses différentes au même endroit ; si des trajectoires se croisent, le résultat est irréaliste
- Dans un écoulement réel, l’écoulement de l’air, le champ de pression et la géométrie de l’objet sont liés entre eux
- Pour une vitesse d’entrée et une géométrie données, le champ de pression n’est pas placé arbitrairement, il se forme avec l’écoulement
- Le champ de pression réel autour d’un airfoil fait contourner l’objet à l’air sans qu’il le traverse, en suivant la surface
Pression de stagnation et équilibre des pressions à l’avant et à l’arrière de l’airfoil
- L’air situé devant l’airfoil ne pouvant pas traverser l’objet, une surpression se forme à l’avant, et cette pression ralentit puis dévie l’écoulement incident
- Plus la vitesse d’entrée est élevée, plus la pression nécessaire pour arrêter et détourner l’air doit être grande
- La pression nécessaire pour arrêter un air d’une vitesse donnée est la pression de stagnation
- La pression de stagnation est proportionnelle au carré de la vitesse : si la vitesse double, la pression nécessaire est multipliée par quatre
- Des zones de dépression se forment au-dessus et au-dessous de l’airfoil pour aider l’air à suivre la surface
- Si la dépression est trop faible, l’écoulement n’adhère pas correctement
- Si elle est trop forte, l’air est de nouveau attiré vers l’objet, produisant un écoulement irréaliste
- À l’arrière, l’air passé sur les surfaces supérieure et inférieure converge vers une même zone, où se forme une certaine surpression
- Cette pression contribue à réduire les collisions entre paquets d’air à l’arrière
- Cet équilibre peut être formulé mathématiquement par les Navier–Stokes equations
- Ces équations décrivent le mouvement des fluids, comme les liquides et les gaz, en tenant compte de forces telles que la pression ou la gravité
- Elles sont difficiles à résoudre analytiquement, mais des simulations informatiques de complexité variable permettent d’obtenir des éclairages sur le comportement des fluides
- La simulation présentée dans l’article est un modèle simplifié ; elle ne suffit pas comme base pour concevoir un avion réellement apte au vol
Portance, traînée et angle d’attaque
- Si l’on additionne toutes les forces de pression exercées sur la surface de l’airfoil, on obtient la force nette appliquée à l’objet
- Sa composante perpendiculaire à l’écoulement est la portance
- Sa composante dans le sens de l’écoulement est la traînée de pression ou form drag
- Si un airfoil symétrique est placé à 0° d’angle d’attaque, les forces de pression au-dessus et au-dessous s’équilibrent en moyenne, et il ne produit pas de portance durable
- Lorsqu’on incline l’airfoil, la géométrie vue par l’écoulement devient dissymétrique, et le champ de vitesses comme le champ de pression se réorganisent selon une nouvelle distribution dissymétrique
- Un airfoil symétrique incliné vers le haut génère une portance vers le haut
- Incliné vers le bas, il produit une force vers le bas
- L’angle d’attaque (angle of attack) est l’angle entre la ligne de référence de l’objet et la direction de l’écoulement incident
- Plus l’angle d’attaque augmente, plus la portance augmente
- Pour un airfoil symétrique, les résultats à angle d’attaque positif et négatif se correspondent comme des images miroir
- Même si l’on continue d’augmenter l’angle d’attaque, la portance n’augmente pas indéfiniment
- À partir d’un certain point, la portance cesse de progresser
- Au-delà de l’angle d’attaque critique, le décrochage (stall) se produit et la portance diminue
Viscosité et séparation de l’écoulement
- La viscosité contrôle la vitesse à laquelle la quantité de mouvement se diffuse dans un fluide
- Dans un fluide très visqueux, les couches de vitesses différentes se mélangent rapidement et s’uniformisent
- Dans un fluide peu visqueux, les écarts de vitesse persistent plus longtemps, et les ondes ou instabilités peuvent s’amplifier
- L’écoulement proche d’une surface solide est lui aussi affecté par la viscosité
- Le fluide au contact immédiat de la surface est comme immobile, collé à celle-ci
- Cette no-slip condition est vérifiée dans la plupart des écoulements courants
- Le mélange entre l’écoulement lent attaché à la surface et l’écoulement rapide plus éloigné crée une couche limite (boundary layer)
- La couche limite est la zone où la vitesse part de 0 à la surface pour se rapprocher de la vitesse de l’écoulement extérieur
- On peut généralement considérer que la couche limite se termine là où la vitesse atteint 99% de celle de l’écoulement extérieur
- Le gradient de vitesse dans la couche limite produit une traînée de frottement
- Plus le profil de vitesse près de la surface est raide, plus la traînée de frottement est importante
- Pour de nombreuses formes aérodynamiques dans des conditions ordinaires, la traînée de frottement constitue une part majeure de la traînée totale
- Le gradient de pression détermine si la couche limite reste attachée à la surface ou s’en détache
- Un gradient de pression favorable, où la pression diminue dans le sens de l’écoulement, accélère l’air et freine la croissance de la couche limite
- Un gradient de pression défavorable, où la pression augmente dans le sens de l’écoulement, peut faire repartir en arrière l’écoulement lent de la couche limite
- Si l’écoulement de la couche limite repart en arrière, il se sépare de la surface : c’est la séparation de l’écoulement
Couche limite turbulente et décrochage
- À vitesse élevée, sur de longues distances, et à nombre de Reynolds élevé, la couche limite peut passer d’un régime laminaire à un régime turbulent
- Une couche limite turbulente présente un mélange plus intense, devient plus épaisse et croît plus vite qu’une couche limite laminaire
- Elle ramène vers la surface l’écoulement rapide extérieur et résiste mieux à un gradient de pression défavorable
- En contrepartie, sa traînée de frottement est plus forte que celle d’une couche limite laminaire
- Les alvéoles d’une balle de golf illustrent ce phénomène : elles rendent la couche limite turbulente et retardent la séparation
- Le retard de séparation réduit la traînée de pression
- Cette réduction compense l’augmentation de la traînée de frottement, ce qui permet à la balle d’aller plus loin qu’une balle lisse
- Sur un airfoil aussi, une couche limite turbulente peut retarder la séparation de l’écoulement et donc le décrochage à fort angle d’attaque
- En régime de croisière normal, l’augmentation de la traînée de frottement devient en revanche un inconvénient important
- Le décrochage apparaît à fort angle d’attaque lorsque la couche limite de l’extrados se sépare largement
- Le champ de pression sur l’extrados devient instable
- Des tourbillons et des vortex détachés apparaissent
- Cet écoulement séparé complexe modifie le champ de pression et réduit la portance
Nombre de Reynolds et viscosité selon les fluides
- Le comportement d’un écoulement dépend non seulement de la viscosité μ, mais aussi de la vitesse u, de la densité ρ et de la taille de l’objet ou du conduit L
- Le Reynolds number est défini par
Re = ρ · u · L / μ- Des écoulements ayant le même nombre de Reynolds présentent des comportements similaires
- Si l’on double la taille de l’obstacle L et que l’on divise par deux la vitesse de l’écoulement u, le nombre de Reynolds ne change pas
- Plus le nombre de Reynolds est élevé, plus l’apparition de turbulence est probable
- Augmenter la vitesse augmente le nombre de Reynolds
- Réduire la viscosité augmente le nombre de Reynolds
- À 20°C, les valeurs de viscosité varient fortement selon les fluides
- Miel : environ 10000 mPa·s
- Huile d’olive : environ 100 mPa·s
- Eau : 1.0 mPa·s
- Air : 0.018 mPa·s
- La viscosité de l’air est environ 50 fois plus faible que celle de l’eau, mais même cette faible viscosité affecte l’écoulement et son interaction avec les parois solides
Variations de forme des airfoils
- À faible angle d’attaque, une plaque plate peut elle aussi produire de la portance
- Une forme d’airfoil n’est pas une condition indispensable à la génération de portance
- La portance est le résultat de la distribution de pression créée et maintenue par l’écoulement
- Un airfoil bien conçu peut produire davantage de portance ou moins de traînée qu’une forme plus simple
- Un airfoil symétrique ne produit pas de portance durable à 0° d’angle d’attaque, mais si l’on différencie les formes supérieure et inférieure, de la portance apparaît même à 0°
- Une forme dissymétrique crée une distribution de pression dissymétrique
- Les avions classiques utilisent généralement des airfoils dissymétriques
- Les avions de voltige, qui doivent pouvoir voler sur le dos, utilisent parfois des airfoils symétriques
- Un laminar flow airfoil peut être profilé de façon à déplacer plus vers l’arrière le point de pression minimale
- Le gradient de pression favorable se prolonge davantage entre l’avant et le point de pression minimale
- En théorie, cela aide à maintenir une couche limite laminaire et à réduire la traînée de frottement
- Un bord d’attaque arrondi et un bord de fuite aigu sont des caractéristiques fréquentes sur de nombreux airfoils
- Un bord d’attaque arrondi aide l’air à contourner l’avant en douceur sous différents angles d’attaque
- Un bord de fuite aigu aide à éviter la séparation de l’écoulement et à réduire la traînée de pression
Écoulements rapides et ailes réelles
- L’écoulement au-dessus de l’airfoil peut devenir plus rapide que l’écoulement incident
- On peut l’observer lorsque des marqueurs partis de la même ligne prennent de l’avance au-dessus de l’airfoil
- Plus l’angle d’attaque est grand, plus cet effet est marqué
- Les avions de ligne ne volent pas plus vite que le son, mais l’écoulement accéléré au-dessus de l’aile peut, lui, devenir supersonique
- Dans ce cas, des ondes de choc peuvent apparaître et générer de la traînée
- Les avions de ligne modernes utilisent des supercritical airfoils pour réduire cette traînée d’onde de choc
- Les avions supersoniques utilisent des supersonic airfoils
- Les airfoils supersoniques sont fins, avec un bord d’attaque non arrondi mais aigu
- En écoulement supersonique, les variations de densité et de température deviennent des facteurs importants du comportement de l’écoulement
- Aujourd’hui, de nombreux airfoils sont conçus pour un avion donné
- La forme de la section peut varier le long de l’envergure
- Un avion réel est un objet tridimensionnel, et la wing configuration influence aussi fortement la portance et la traînée
- Au final, toutes les forces proviennent de l’interaction entre l’écoulement de l’air et la géométrie de l’objet
Pour aller plus loin
- John Anderson, Fundamentals of Aerodynamics : manuel d’aérodynamique consacré au mouvement des fluides et à leur interaction avec les objets plongés dans un écoulement
- Doug McLean, Understanding Aerodynamics : ouvrage qui aborde les phénomènes aérodynamiques par le raisonnement physique et analyse les limites de plusieurs explications populaires de la portance
- La video lecture associée passe en revue certaines idées reçues
- Ressources d’introduction à la computational fluid dynamics
- La series of lectures de Tony Saad
- Les 12 steps to Navier-Stokes et les video lectures de Lorena Barba
- Les beautiful videos de braintruffle : une série vidéo qui progresse des comportements des fluides à l’échelle quantique jusqu’aux modèles pratiques
- Un écoulement d’air transparent crée des champs de pression et de vitesse, et la portance qui en résulte permet à l’avion de vaincre la gravité et de rester en l’air
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
Il est assez intéressant de voir qu’un grand nombre de profils aérodynamiques utilisés dans la conception des avions viennent du NACA des années 1920-1930 https://en.wikipedia.org/wiki/NACA_airfoil
On pourrait penser qu’avec les logiciels modernes, on saurait concevoir de meilleurs profils, mais ces formes semblent déjà avoir été largement optimisées par les mathématiques et l’expérimentation
Donc, si l’on devait concevoir un avion aujourd’hui, on aurait l’impression qu’il suffirait de choisir dans un tableau le profil NACA adapté à la vitesse, à la pression atmosphérique, etc.
De plus, le profil près de l’emplanture diffère souvent de celui en bout d’aile, et les ailes modernes en matériaux composites se déforment de manière adaptative en vol, ce qui modifie légèrement leur forme pour améliorer le rendement
Le NACA a publié, pour certaines combinaisons de paramètres, des résultats de performances mesurés en soufflerie, ce qui constituait un travail de recherche utile, et non une déclaration disant « ces valeurs sont bonnes, n’utilisez que celles-là »
C’est un peu comme dire que tous les satellites suivent des orbites TLE créées par la NASA/NORAD dans les années 1950. En réalité, ce n’est qu’un format standard pour noter des éléments orbitaux décrivant une ellipse donnée, pas une liste de « bonnes orbites validées »
C’est le cas, comme le dit le commentaire voisin, lorsqu’il faut grappiller quelques pourcents supplémentaires sur les caractéristiques de performance. On peut toujours lancer xfoil aujourd’hui, et c’est un assez séduisant vieux programme en Fortran
En revanche, une entreprise ou un organisme qui doit extraire jusqu’aux 5 % finaux de performance partira sans doute de l’un de ces profils, puis l’optimisera en fonction de l’enveloppe de vol et du profil de mission
Il existe aussi une vidéo montrant la transformation d’une forme arrondie en profil optimisé pour le supersonique https://www.youtube.com/watch?v=FHYTBguMfWc
On utilise surtout les profils des professeurs allemands Wortmann (FX), Quabeck (HQ) et Boermans (DU). En revanche, les profils NACA sont encore utilisés dans les éoliennes
C’est l’une des UX les mieux conçues que j’aie vues jusqu’ici. La mise en page est excellente, la navigation simple, et les éléments d’interface comme les conversions d’unités sont proposés en ligne quand on en a besoin
Le contenu lui-même est aussi excellent, au point que je prends des notes pour m’y référer plus tard
Ayant grandi en chassant le canard, j’ai acquis une compréhension assez intuitive de la manière dont les canards utilisent leurs ailes et de la façon dont leur forme change selon la vitesse lorsqu’ils ralentissent pour amerrir
J’ai aussi grandi avec les bateaux et la natation, donc j’ai une intuition similaire pour ramer, garder un canoë en ligne droite ou régler le trim d’un moteur de bateau pour passer en déjaugeage
Du coup, ce genre d’article me paraît presque plus difficile, car il y a beaucoup d’aspects que je « vois déjà » via cette intuition mêlant air et dynamique des fluides. Les ailes fixes sont presque ennuyeuses quand on voit ce qu’un canard peut faire
https://www.youtube.com/watch?v=-3CVZYY8xS4
Sans le grand discours sur la physique, ce canard est littéralement en train de brasser l’air avec ses ailes. Cela semble relever de la même structure biologique que celle qui lui permet de flotter en nageant
Ce n’est pas aussi simple que de pagayer en canoë. Pourquoi les ailes du canard ont-elles précisément cette forme, et pourquoi bougent-elles ainsi ?
Cela me fait penser à une analyse montrant que les ailes de drosophile récupèrent de l’énergie dans l’air en battant https://www.nature.com/articles/s41598-021-86359-z
Je ne sais pas si les canards font quelque chose de similaire, mais c’est grâce à des millions d’années d’évolution que ces animaux donnent l’impression que c’est facile
Parmi les profils simplifiés qui fonctionnent assez bien sur les avions miniatures et sont plus faciles à fabriquer que les profils NACA, il existe la famille de profils KFm
https://en.wikipedia.org/wiki/Kline%E2%80%93Fogleman_airfoil
C’est très utile quand on construit des avions miniatures en foamboard
Autrement dit, la zone en avant de la marche agit un peu comme une surface de type canard. Est-ce que ce profil convient aux avions avec empennage, mais pas aux ailes volantes ?
Édition : en parcourant le livre de KF sur les avions en papier, j’ai vu qu’ils utilisaient effectivement pour les avions en papier une variante avec la marche en dessous
Plus étonnant encore, je ne comprends pas comment l’idée de donner un cambre réflexe à une aile delta pour stabiliser une aile volante a pu faire l’objet d’un brevet. C’était connu dès les premiers planeurs pilotés, et quiconque plie beaucoup d’avions en papier a probablement dû le découvrir implicitement. Il faudra que je lise le livre plus attentivement
Mince. J’étais tombé par hasard il y a longtemps sur son article sur les montres mécaniques ; le sujet ne m’intéressait pas du tout, et pourtant j’ai fini par passer tout le reste de la journée à me renseigner sur les montres.
J’aimerais que toutes les présentations expliquant comment vole un avion commencent en réalité par une plaque plane. Une aile au profil plat, quoi.
À mon avis, la forme du profil d’aile est un élément distrayant qui gêne la compréhension. Quiconque a déjà sorti un objet plat par la fenêtre d’une voiture en mouvement sait qu’il n’y a pas besoin d’une forme sophistiquée pour produire de la portance.
Beaucoup de gens pensent que les avions volent à cause de la forme du profil, en imaginant souvent que l’air passant au-dessus de l’aile doit parcourir un trajet plus long que celui du dessous, ce qui créerait une différence de pression via la loi de Bernoulli et ferait décoller l’avion. Mais c’est une explication presque entièrement fausse, comme le montre le fait qu’un avion peut aussi voler sur le dos.
J’ai parcouru l’article rapidement, et les animations sont magnifiques, mais il semble manquer l’essentiel pour comprendre ce qui se passe.
Ce que j’aimerais voir, c’est une explication qui regarde l’aile de beaucoup plus loin et montre ce qui arrive à l’air derrière l’aile.
En réalité, l’avion avance en déviant vers le bas une grande masse d’air, et il reste en l’air en poussant cet air.
Une partie de cet air est déviée par le dessous de l’aile, mais la plus grande part de la portance vient de la masse d’air plus importante située au-dessus et derrière l’aile. Du point de vue de cette masse d’air immobile, on peut dire qu’elle est aspirée vers le bas derrière l’aile.
Le rôle principal du profil est de maintenir cette masse d’air arrière attachée au profil sur une plage aussi large que possible d’angles d’attaque et de vitesses. Une plaque plane fait cela très mal.
Pour référence, j’ai un diplôme d’ingénierie aérospatiale, j’ai utilisé xFoil et j’ai fait pas mal de simulations de fluides.
Dans certaines conditions, on peut effectivement les voir grâce à la condensation. Quand on augmente l’angle d’attaque, les bulles grossissent et se renforcent, puis si l’angle devient trop grand, elles se « détachent » et l’aile décroche.
Sur une section d’aile typique, l’air au-dessus doit parcourir une plus grande distance, donc il se déplace plus vite que celui du dessous, et il se dirige aussi vers le bas lorsqu’il quitte l’aile.
Quand cet écoulement d’air plus rapide et descendant rencontre l’écoulement plus lent en dessous, la masse d’air est poussée vers le bas. Comme tu l’as dit, c’est exactement le travail nécessaire pour soulever l’avion.
L’article explique aussi qu’on peut produire de la portance simplement en inclinant un profil symétrique, et qu’un profil asymétrique peut produire de la portance avec moins de traînée même sans inclinaison.
Il explique également que les avions de voltige utilisent des sections symétriques parce qu’ils doivent pouvoir voler facilement sur le dos.
La prochaine fois que je serai en voiture, il faudra que j’essaie prudemment de sortir la main pour vérifier son angle de décrochage.
Je suis d’accord sur le fait que cet article, comme presque toutes les ressources sur le sujet, insiste trop sur la forme de la section de l’aile. N’importe quelle forme plus longue que épaisse fournit de la portance à un angle d’attaque approprié.
L’article montre bien un modèle de type porte de grange, mais assez tard.
La forme sert surtout à améliorer l’efficacité et à élargir la plage d’angles d’attaque utilisables ; le reste relève ensuite de différences plus fines.
Même en mettant de côté les objections de détail, cet article est l’une des explications de sujet les plus remarquables que j’aie vues ces dernières années. C’est magnifiquement présenté, et en plus interactif.
Je me demande pourquoi ils ne disent pas quelle est cette « propriété unique » contrôlée par le premier curseur des cubes. La viscosité ? La vitesse de l’air ?
C’est expliqué plus loin, mais ce qu’on modifie réellement, c’est le nombre de Reynolds. Une valeur calculée à partir de la vitesse, de la densité du fluide, de la viscosité et d’une longueur caractéristique.
Ce qui est intéressant avec le nombre de Reynolds, c’est que, par exemple, même si la vitesse de l’air diffère, on obtient en théorie les mêmes caractéristiques d’écoulement si le nombre de Reynolds reste identique.
D’ailleurs, le mot viscosité n’apparaît pour la première fois qu’aux trois quarts environ du texte.
C’est assez impressionnant. J’ai regardé la source des images par curiosité pour voir comment tout ça avait été fait, et la plupart semblent se trouver dans un unique fichier JS de 10 000 lignes qui dessine les graphismes en JS, avec aussi pas mal de WebGL difficile à comprendre.
Le code contient des coordonnées de courbes comme ça :
function draw_car(ctx, rot) { ... ctx.bezierCurveTo(...) ... }Je me demande à quoi ressemble le workflow. J’imagine mal que toutes ces courbes aient été programmées à la main.
Cela dit, la partie 2D a probablement été générée.