Le diagramme des puissances
Le diagramme des puissances
Pour que le vol rectiligne en palier soit possible, les forces opposées (Traînée Rx et traction T) doivent être égales. Autrement dit, la puissance due à la traction (Puissance utile Wu, développée par le moteur) doit être égale à la puissance nécessaire au vol (Wn, imposée par la traînée).
La puissance est une force multipliée par une vitesse. La puissance nécessaire au vol (Wn) est égale à la traînée (Rx) multipliée par la vitesse (V) :
Courbe de puissance nécessaire au vol (Wn)
1 La vitesse est faible, l'incidence est forte, il faut de la puissance pour vaincre la traînée due à l'incidence |
2 L'incidence et la vitesse sont moyennes, il suffit d'une faible puissance pour voler | 3 La vitesse est forte et l'incidence est faible, il faut de la puissance pour vaincre la traînée due à la vitesse |
 1 : incidence de décrochage |
2 : correspond à la Wn minimum. C'est le point le plus bas de la courbe, ainsi que la séparation des 2 régimes de vol. Ce point correspond également à la consommation minimum de carburant, donc à l'autonomie maximum de vol. |
3 : Meilleur rapport Wn/V et meilleur rapport Cz/Cx. C'est la fincesse max qui correspond à la traction min, à la consommation kilométrique min et au rayon d'action max. |
Comparons les points caractéristiques de la courbe de puissance avec ceux de la polaire :
2 : incidence où la puissance est minimum, l'autonomie est maximum, Cx² / Cz²est mini. Cette incidence correspond au plafond de propulsion
3 : incidence correspondant à la finesse max, au rayon d'action max, à la traction mini et au Cz / Cx max
Nous allons maintenant étudier la courbe de puissance utile (Wu), c'est à dire la puissance que délivre le moteur.
Tu : force de traction de l'hélice mue par le moteur
Wu = Tu.V
Courbe de puissance utile en fonction de la vitesse
Dans les plages de vitesses couramment utilisées, la puissance utile (Wu) max du moteur est quasiment identique. La différence de puissance dépend du rendement de l'hélice qui est meilleur à des vitesses plus élevées.
La puissance utile (wu) max délivrée par le moteur varie en fonction de :
-
l'altitude : plus elle est élevée, plus le moteur s'essouffle
-
la chaleur : plus il fait chaud et plus le moteur s'essouffle
La puissance utile (Wu) est mini. pour Cx²/Cz mini. (rappel : Cx = coefficient de traînée, Cz = coefficient de portance).
Courbe de puissance utile (Wn) en fonction de l'altitude
Par conséquent, attention aux décollages sur les terrains situés en altitude et par forte chaleur !
Il faut toujours avoir une puissance disponible supérieure à la puissance nécessaire : Wu > Wn à la vitesse considérée.
Superposons les courbes de puissance utile (Wu) et de puissance nécessaire au vol (Wn) :
Superposition des courbes Wn et Wu (le point de Wn mini séparer le 1er et le 2ème régime)
Régime |
Incidence de la vitesse |
Conclusion |
2ème régime |
A partir du point 1
|
Le 2ème régime est instable et dangereux, surtout à incidence forte et à puissance moteur max. (cas du décollage sur les avions de faible puissance). |
1er régime |
Que la vitesse augmente ou diminue, l’excédent ou le manque de puissance ramène le pilote en 2 |
Le 1ère régime est stable. |
1)
Etudions maintenant la vitesse verticale (Vz) :
Diagramme des Vz
La configuration de Vz max est utilisée pour atteindre un niveau de vol très rapidement (après le décollage par exemple). L'excédent de puissance est max. La vitesse est importante, donc la pente de montée n'est pas optimum.
Configuration de Vz max
La configuration de pente max est utilisée pour passer au-dessus des obstacles situés en bout de piste. L'excédent de puissance n'est pas maximum, mais comme la vitesse est faible, la pente est forte. Attention : le pilote est alors au 2ème régime.
Configuration de pente max
Que se passe-t-il lorsqu'il y a du vent ?
Il faut alors tenir compte du fait que : la vitesse au sol de l'avion est différente de sa vitesse propre !
Pour rechercher le meilleur rayon d'action :
-
par vent de face : augmenter sa vitesse
Courbe de Wn, par vent de face (-VW : effet du vent de face)
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par vent de dos : diminuer sa vitesse sans quelle soit inférieure à la vitesse de l'endurance max (vu du sol, l'avion va plus vite avec un vent dans le dos)
Courbe de Wn, par vent arrière (VW : effet du vent arrière)