Tout d’abord, pour faire une étude théorique des effets des volets de courbure nous avons décidés d’étudier les polaires d’un profil. Une polaire, c’est un graphique avec en abscisse, le coefficient de traînée et en ordonnée le coefficient de portance. Les polaires sont des courbes permettant de déterminer les caractéristiques d'un profil, d'une aile, d'un appareil. Elles sont par exemple très utiles pour comparer les profils entre eux, afin de choisir celui qui sera le mieux adapté à l'utilisation qu'on désire en faire.

 

La Portance: C’est une force perpendiculaire à la direction du mouvement et dirigée vers le haut, résultant du mouvement d'un corps dans un fluide. La sustentation d'un avion est assurée par la portance qu'engendre le mouvement de l'air autour des ailes. La portance aérodynamique définie par la formule:

P=½.µ.Cz.S.V²

P la portance aérodynamique en Newton (N), µ la masse volumique du fluide en kilogramme par mètre cube (kg.m-³), Cz le coefficient de portance (sans unité), S la surface du corps en mètre carré (m²) et V la vitesse du corps dans le fluide en mètre par seconde (m.s-¹)

         Traînée: C’est une force aérodynamique qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un fluide. La traînée aérodynamique est définie par la formule:

T=½.µ.Cx.S.V²

T la traînée aérodynamique en Newton (N), µ la masse volumique du fluide en kilogramme par mètre cube (kg.m-³), Cx le coefficient de traînée (sans unité), S la surface du corps en mètre carré (m²) et V la vitesse du corps dans le fluide en mètre par seconde (m.s-¹)

 

 

Voici comment se caractérise une polaire standard avec les différents points caractéristiques :

  

 

On peu d'abord déduire de cette polaire les points remarquables suivants :

 

Point A : point de portance nulle à l'intersection de la polaire et de l'axe des Cx; il donne la traînée à portance nulle.

Point B : point de traînée minimale; déterminé avec la tangente verticale à la courbe.

 Point C : point de finesse maxi, déterminée avec la tangente à la courbe qui passe par l'origine; c'est   le point pour lequel on a le plus grand rapport.

 Point D : point de vitesse de chute minimale déterminé par le calcul de  mini.

 Point E : point de portance maximale, déterminé avec la tangente horizontale à la courbe.

 Point F : point de décrochage.

 

La position des volets vers le bas

 

 

 

 

On voit sur cette polaire que le braquage positif des volets de courbure augmente la portance (Cl, Cz) du profil mais aussi la traînée (Cd, Cx). Plus on braque le volet positivement, plus la portance augmente mais plus la traînée devient considérable.
Donc, des volets braqués positivement permettent d'atteindre des portances impossibles à obtenir avec le profil simple, mais augmentent fortement la traînée.

Cette position est utilisée pour l’atterrissage et le décollage des avions à moteurs et en planeurs, pour le vol lent (en spirale par exemple où l’on veut voler le moins vite possible) et pour monter au treuillage en modèle réduit.

 

La position des volets vers le haut

 

  

               

         On voit bien sur cette polaire que le braquage négatif (b = -4°) permet de diminuer la traînée (Cx diminue), mais pénalise aussi la portance (Cz (Cl) diminue) Des volets braqués négativement augmenteront la finesse mais diminuerons la portance maxi.
On peut voir sur la polaire représentée en le gain de portance réalisé avec les volets braqués positivement et le gain de finesse avec les volets braqués négativement.

Cette position est utilisée pour les transitions entre les ascendances et pour aller vite. On l’utilise surtout en aéromodélisme et en vol à voile sur les planeurs performants.

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