Prise de contact

Le contact pris avec le Palais de la Découverte a abouti, et nous nous y sommes rendus à 10 h, le vendredi 26 décembre 2009. Que soient donc remerciés Hassan Khlifi, Nicole Ducatez et Sigfrido Zaya, du Palais, qui nous ont permis de disposer (pendant 1 heure) de l’installation d’aérodynamique située dans la salle « chaleur et fluide ». Une fois placés devant l’appareillage, et après quelques explications rapides, nous avons mené nous-mêmes nos expériences.

La soufflerie

 
Comme on peut le voir sur la photo 5, le montage expérimental est constitué d’une soufflerie sous forme de tuyère (en blanc). Dans le flux d’aspiration, une aile en bois est suspendue par deux tiges coulissantes reliées à un système de ressort (dynamomètre) permettant de mesurer la portance. L’aile et les deux tiges peuvent coulisser horizontalement sur un rail et détendre un ressort pour mesurer la traînée. Cependant, ce système ancien ne permet aucune mesure, tant il est défectueux. Nous avons donc simplement mis la soufflerie en marche et observé la sustentation de l’aile, phénomène déjà mis en évidence précédemment sur la page des mesures expérimentales sur une maquette d'aile d'avion.

A l’autre extrémité de la tuyère, une aile en bois est disposée dans le flux d’air (photo 6). L’aile, courbe sur la partie supérieure, et plate sur le dessous, est instrumentée. Quatre trous (prise de pression) sont présents sur la face supérieure (photo 7), et quatre autres sur la face inférieure. Ces trous se trouvent deux à deux le long de l’aile (positions 1 et 1’ etc. sur figure 12). Les deux tranches de l’aile sont pourvues d’orifices dans lesquels on peut brancher un tuyau (positions A, A’, B, B’, etc. sur figure 12). Une tranche est reliée dans l’aile aux orifices du dessous, l’autre avec le dessus. Autrement dit (c’est ce que nous avons fini par comprendre), en branchant deux tuyaux, un de chaque côté de l’aile, mais en rapport avec les orifices en même position le long de l’aile (A et A’ par exemple pour la position 1 et 1’), nous mesurons une différence de pression entre le haut et le bas de l’aile. En effet, les sorties des deux tuyaux sont reliées à un tube en U (photo 8), à l’intérieur duquel un liquide peut se déplacer sous l’influence de la pression. Le fluide est poussé d’un côté et de l’autre. En plaçant le « zéro » du liquide, avant la mise en marche de la soufflerie, on mesure donc bien une différence de pression.

 

 

Figure 12 – Aile instrumentée du Palais de la Découverte

 

Variation de l'angle d'incidence


Nous avons imaginé, sur place, pouvoir faire varier l’angle d’incidence de l’aile. Pour cela, nous avons scotché un rapporteur sur une équerre (photo 9). En l’appliquant sur l’aile, on peut estimer cet angle. Cependant, l’imprécision de la mesure ne nous a pas permis de noter une différence de pression sur des petits angles. En augmentant les angles, la pression (différence) ne cessait de croître aussi. Le décrochage n’a pas pu être mis en évidence. De plus, le sens de ce que nous pouvons mesurer, quand l’aile est fortement inclinée, ne nous paraît pas clair. Si l’aile est par exemple totalement basculée à 90° (aile verticale), la pression mesurée en-dessous est liée à l’impact (important) du flux d’air, alors que ce n’est pas le cas en incidence nulle, où les trous sont perpendiculaires à l’écoulement de l’air.

En conséquence, il nous a paru plus facile d’interpréter les mesures lorsque l’aile est disposée avec une incidence nulle. L’aile étant non symétrique, la portance est non nulle dans ce cas.

Les différences de pression ΔP sont égales à p(1’)- p(1), p(2’)-p(2), etc.

Voici les résultats obtenus.

 

 

Photo 5 – Tuyère et aile reliée à la mesure de portance et de trainée

 

 

Photo 6 –Aile instrumentée pour des mesures de pression

 

 

Photo 7 – Orifices pour la prise de pression sur l’extrados

 

 

Photo 8 –Lecture de la différence de pression sur le tube en U

 

 

Photo 9 – Réglage de l’angle d’incidence à l’aide du rapporteur

 

Nous avons donc pu, après la mesure de la vitesse réalisée précédemment, mesurer les différences de pressions entre l’extrados et l’intrados de l’aile, dont le profil est non symétrique et l’incidence nulle.

 

Conclusion

 

La conclusion est claire : cette différence est positive, elle met bien en évidence une force verticale de portance. La différence de pression décroît en allant vers la queue de l’aile, ce qui est conforme au schéma de la figure 7.