Aile standard / Aile Light : calcul de la masse en vol

[flipstaf]

Bonjour à tous,

Suite au topique sur "la tendance des Ailes light "http://www.parapentiste.info/forum/ailes-de-debut/la-tendance-des-ailes-light-t51010.0.html
, je me suis amusé à chercher des infos concernant les différences de comportements entre deux versions d'un même modèle.

EDIT : et pour compléter ce sujet que je viens de trouver après une autre recherche Arghhh (http://www.parapentiste.info/forum/autres-questions-techniques/lightnormal-differences-de-comportent-pourquoi-t43081.0.html

Voici un peu le résumé de ce qu'il en ressort :

Donc suite à l'affirmation que je faisais concernant l'avantage des voiles light / allégées,

Ce qui donne des comportements moins amplifiés autant dans le roulis que dans le tangage. Du coup un confort et une sécurité accrue.

ALPYR me complétait en disant :

C'est selon.
Il y a en effet des ailes ou des tailles qui sortent directement et uniquement en version très légère et qui ne resteraient probablement pas dans la même catégorie d'homologation en version "lourde".
Mais j'ai eu l'occasion d'essayer plusieurs modèles dans leur version classique puis leur version allégée et je trouve que le tableau n'est pas si simple que la citation ci-dessus.

Déjà il faut distinguer entre les modèles où l'allègement est obtenu par seule modification des tissus et ceux pour lesquels le suspentage change aussi. Dans ce dernier cas, des différences en performances et en ressentis/comportements peuvent être manifestes.
Lorsqu'on change uniquement le poids des tissus, suivant les modèles on ne note parfois aucune différence sensible (hormis en effet au gonflage). Et souvent on trouve beaucoup plus de petits mouvements vifs, secs, de faible amplitude et des "gigotements" plus marqués, toutes choses que la version "lourde" tend à lisser.
Personnellement, pour le confort, mais aussi je pense, pour la performance (tant que le suspentage est inchangé), j'ai toujours préféré les versions "lourdes".

Et ainsi Kriko apportait l'élément important oublié : la masse volumique de l'air :

Il faut aussi se rendre compte que la masse d'une aile gonflée, c'est la masse de l'aile elle-même, mais aussi l'air contenu dedans. Du coup, le kg de différence ne représente plus grand-chose sur le total, pas étonnant donc de ne pas avoir de différence sensible en comportement (sauf au gonflage, puisqu'à ce moment l'aile n'est pas remplie).

Du coup, après quelques recherches, je vais essayer d'apporter une précision à mon propos.

Voici les liens qui en parlent :

Concernant des éléments sur le Volume d'une aile :
http://www.parapentiste.info/forum/autres-questions-techniques/volume-dune-aile-t31785.10.html;wap2=

Concernant les calculs de la masse volumique de l'air contenu dans une aile :
http://www.parapentiste.info/forum/biplace-et-autres-ailes/ailes-light-t13266.25.html, notamment le commentaire de Sagamartha, qui au-delà d'un pseudo à évocation bouddhiste, réalise un commentaire méprisant dont il ne faut retenir que le calcul.

Je vais donc aussi m'amuser à réaliser ce calcul :

Corde moyenne de l'Artik 4 25 =200cm
Soit : si l'on considère les 16% de la corde pour connaitre l'épaisseur moyenne d'un profil évoqué par Jlg : Donc : 32cm

Soit 24.5 m²*0.32m = 7.84m3

D'après Wikipédia, la masse volumique de l'air (sec) à 25°C est de : 1.184 kg / m3 (7.84m3 * 1.184 = 9.3 Kg d'air )

Donc l'Artik 4 25 en vol pèse 5.2kg + 9.3 kg d'air donc un poids total en vol de l'aile de 14.5 Kg

Ce calcul prend en compte le poids des suspentes, et des élévateurs, qui n'ont rien à faire ici ... Mais si on garde la même logique pour comparer :

l'Artik P pèse 4.1kg, soit 1.1kg de moins. Donc un poids total en vol de l'aile de 13.4 Kg

Donc une différence de : 8.5 %

Ma conclusion est que  :

1- Trop de variables pour être sûr du calcul, j'ai envoyé un mail à Niviuk pour savoir si ils pouvaient me communiquer le volume d'une Artik 4
2- Je parlerais comme un normand pour dire qu'une variation de 8.5%, ce n'est pas important, mais ...  ce n'est pas non plus négligeable  

Les commentaires et les critiques sont les bienvenus tant qu'ils sont bienveillants  

[V'Ario]

Ton calcul est certainement juste dans le chiffres mais il me semble qu'il faut bien différencier le poids qui est une force dirigée vers le sol, de la masse qui est quantité de matière.

Je dirais donc plutôt que ton Artik 4 en vol peut avoir effectivement une masse de 14,5kg (qui est notamment responsable de son inertie)

En revanche son poids reste de 5,2kg car l'air contenu n'est pas attiré vers le sol donc son poids peut être considéré comme nul.

Pour illustrer mon explication, je te laisse imaginer si la colonne de 800km d'atmosphère au dessus de ta tête dont la MASSE se compte en centaines ou milliers de tonnes, se mettait soudainement à avoir un poids 

[plumocum]

Pour illustrer mon explication, je te laisse imaginer si la colonne de 800km d'atmosphère au dessus de ta tête dont la MASSE se compte en centaines ou milliers de tonnes, se mettait soudainement à avoir un poids  

Ben oui, c'est exactement ça. D'ailleurs si tu enlève ce poids pour lequel ton corp est adapté, simplement tu exploses. Splash.

Par contre le poids de l'air dans l'aile subit la poussée d'archimède. Il devient négligeable. Mais sa masse, elle, reste à  prendre en compte comme tu l'indiques justement pour la prise en compte des mvts d'inertie.

[piment]

L'air a un poids sinon comment expliquer la pression atmosphérique?

[Guy67]

 

L'air a un poids sinon comment expliquer la pression atmosphérique?

j'allais faire la remarque

[V'Ario]

L'air a un poids sinon comment expliquer la pression atmosphérique?

J'avais fait exprès de ne pas parler de pression atmosphérique pour simplifier au maximum mon message et ne pas ajouter trop de paramètres.

La pression n'est en aucun cas une force, et elle n'est pas non plus dirigée vers le bas. Au niveau moléculaire on l'assimile aux chocs que chaque particule d'air inflige aux objets et êtres vivants. Les particules d'air sont sans cesse en mouvement dans toutes les directions te viennent frapper notre corps en permanence. Même quand on dit que l'air est "immobile" notre corps est soumis à ces chocs qui lui infligent une pression d'environ 1bar au niveau de la mer, cette pression est appliquée de tous les côtés.

Quand on dit qu'il fait "lourd" et que la pression est élevée, il fait lourd dessus, mais aussi dessous et dans toutes les directions, on est plus "comprimé".

C'est la gravitation qui nous maintient au sol, et non la pression atmosphérique. Pour parler de la pression, on peut considérer (en vulgarisant bien sûr) que l'air "flotte" dans l'atmosphère (donc n'a pas de poids) mais ne laisse pas traverser sans rien faire (elle a une masse), elle résiste. Demandez aux base-jumpers ce qu'ils se prennent dans la tronche lorsqu'ils sont en chute libre, si la pression atmosphérique était une force dirigée vers le bas ils auraient zéro vent relatif.

Alors oui on l'assimile au poids de la colonne d'air qu'on a au dessus de la tête, mais elle y est seulement proportionnelle, en aucun cas sa masse de plusieurs tonnes y est soumise à la gravitation de la même manière qu'un solide ou un liquide. Pour revenir à ta question je suis très mauvais en ce qui concerne le calcul du poids réel d'un volume d'air, il est vrai que je ne le prends pas en compte dans mes raisonnements et le considère comme négligeable, peut-être à tort, un newtonien pourrait-il nous éclairer sur ce sujet?

Pour encore donner un exemple, j'extrapolerai avec l'eau. L'eau à un poids qui la maintient au sol (comme l'ensemble de l'atmosphère) mais quand on est dedans, ce poids ne nous est pas appliqué, au contraire notre corps moins dense cherche à flotter, (grâce à la poussé d'Archimède). En revanche si on se leste pour aller faire de la plongée, la pression se fait rapidement ressentir et a des effets sur nos mouvements (et notre organisme)

Ben oui, c'est exactement ça. D'ailleurs si tu enlève ce poids pour lequel ton corp est adapté, simplement tu exploses. Splash.

Là tu parles justement de pression atmosphérique : en effet le corps humain dans le vide (même soumis à une graviation) verrait sa pression interne trop élevée et exploserait en quelque sorte

[Le bandit démasqué]

La pression n'est en aucun cas une force ...
...
en aucun cas sa masse de plusieurs tonnes y est soumise à la gravitation de la même manière qu'un solide ou un liquide
...

Je crois que sous la pression ... tu t'enfonces !!!    

[plumocum]

Je ne comprends pas où tu veux en venir 
La pression est la conséquence directe du poids de l'air (pareil dans l'eau). Mais j'ai l'impression que tu différencies les 2 comme si il n'étaient pas liés.
https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/matiere-pese-air-1009/

Je crois que sous la pression ... tu t'enfonces !!!     

[Le bandit démasqué]

pression : nom féminin
    1. Force qui agit sur une surface donnée ; mesure de cette force par unité de surface.

[V'Ario]

haha oui je m'embourbe un peu, là où je veux dire qu'elle n'est pas tout à fait assimilable au poids, c'est qu'elle n'agit pas que verticalement et vers le bas

Par contre j'ai fait exprès de ne pas l'assimiler à une force qui est unidirectionnelle et a un point d'application.

[Kriko]

Bon, effectivement l'air a un poids, qui est exactement compensé par la poussée d'Archimède.

Cela dit, ce qui est important pour le comportement de l'aile en vol, c'est quand même bien l'inertie.

[V'Ario]

Bon, effectivement l'air a un poids, qui est exactement compensé par la poussée d'Archimède.

Voilà qui résume bien tout et répond à la question de départ : on ne prends pas en compte le poids de l'air qui est dans l'aile mais bien sa masse.

[plumocum]

Ben oui, c'est qu'est-ce que j'dis  

Par contre le poids de l'air dans l'aile subit la poussée d'archimède. Il devient négligeable. Mais sa masse, elle, reste à  prendre en compte comme tu l'indiques justement pour la prise en compte des mvts d'inertie.

Cela dit, ce qui est important pour le comportement de l'aile en vol, c'est quand même bien l'inertie.

Mais aussi le poids de l'ensemble, et la pression interne, et la pression de l'air, et la dépression d'extrados, et la pression du pilote et....

[mike57]

http://www.youtube.com/watch?v=jItPKY53oWE

[Guy67]

haha oui je m'embourbe un peu, là où je veux dire qu'elle n'est pas tout à fait assimilable au poids, c'est qu'elle n'agit pas que verticalement et vers le bas

Par contre j'ai fait exprès de ne pas l'assimiler à une force qui est unidirectionnelle et a un point d'application.

Il me semble que la pression est isotrope, mais ça reste un poids (masse x gravité) que les molécules bougent ou non et reste perpendiculaire à la surface.
P=F/S =mg/m2 =N/m2 =Pa

[Denis_Air]

Corde moyenne de l'Artik 4 25 =200cm
Soit : si l'on considère les 16% de la corde pour connaitre l'épaisseur moyenne d'un profil évoqué par Jlg : Donc : 32cm
Soit 24.5 m²*0.32m = 7.84m3

Non, je ne crois pas.
Jlg parle de l'épaisseur (maxi) d'un profil aux alentours de 16% de la corde (en moyenne des ailes), pas de l'épaisseur moyenne d'une aile. Ne pas oublier que l'épaisseur est nulle au bord de fuite après une diminution progressive et au bord d'attaque plus rapidement.
Pour 2m de corde, une épaiiseur max de 32 cm semble correcte. Mais l'épaisseur moyenne sur tout le profil est probablement plus proche de la moitié : 16 cm ?
Et on arriverait à 4,7 kg d'air, ce qui correspond plus ou moins à ce qui se dit.

[les hauts]

Il me semble que la pression est isotrope, mais ça reste un poids (masse x gravité) que les molécules bougent ou non et reste perpendiculaire à la surface.
P=F/S =mg/m2 =N/m2 =Pa

Simplement car ça pique les yeux, et car nous parons bien des unités je mets les unités en [crochets] (g n'est pas une unité, mais [g] est l'unité de g)

P= mg ==> [P] = [Masse]*[g]   

 or g = (environ) 9,81 N/ kg ==> [g] = [Force]/[Masse]

On a bien [P] = [Force] =barré= Pression !!!!!

Non, je ne crois pas.
Jlg parle de l'épaisseur (maxi) d'un profil aux alentours de 16% de la corde (en moyenne des ailes), pas de l'épaisseur moyenne d'une aile. Ne pas oublier que l'épaisseur est nulle au bord de fuite après une diminution progressive et au bord d'attaque plus rapidement.
Pour 2m de corde, une épaiiseur max de 32 cm semble correcte. Mais l'épaisseur moyenne sur tout le profil est probablement plus proche de la moitié : 16 cm ?
Et on arriverait à 4,7 kg d'air, ce qui correspond plus ou moins à ce qui se dit.

2m de corde c'est la corde maxi, donc on peut prendre grossièrement 16cm d'épaisseur moyenne ok mais seulement au centre de la voile !

La longueur de la corde au niveau des stabilos va quand même pas mal s'approcher du zéro, et progressivement (mais pas linéairement) depuis le centre.

Donc même en admettant epaisseur moyenne = epaisseur max /2, on majore largement avec ces 4,7kg d'air !

[ALPYR]

Le point de vue d'un ingénieur aéronautique :

http://www.parapentiste.info/forum/techniques-de-base-du-pilotage/en-finir-avec-les-faux-semblants-t50321.0.html;msg630843#msg630843

[SeCanto]

...

Simplement car ça pique les yeux, et car nous parons bien des unités je mets les unités en [crochets] (g n'est pas une unité, mais [g] est l'unité de g)
P= mg ==> [P] = [Masse]*[g]   
 or g = (environ) 9,81 N/ kg ==> [g] = [Force]/[Masse]
On a bien [P] = [Force] =barré= Pression !!!!!

...

Ouille ouille ouille !!!
ça pique encore plus les yeux !!!

G=9.81 m/s², c'est une accélération. C'est l'accélération de la pesanteur à la surface de la Terre.
Poids=masse x G, soit des kg.m/s²
Une pression c'est une force par unité de surface : Pression=Force / Surface soit des N/m²
Si vous voulez lier la masse et la pression on peut dire Pression= masse x G / surface soit des kg/(m.s²) mais je vois pas où ça va vous mener.

[les hauts]

...

Simplement car ça pique les yeux, et car nous parons bien des unités je mets les unités en [crochets] (g n'est pas une unité, mais [g] est l'unité de g)
P= mg ==> [P] = [Masse]*[g]  
 or g = (environ) 9,81 N/ kg ==> [g] = [Force]/[Masse]
On a bien [P] = [Force] =barré= Pression !!!!!

...

Ouille ouille ouille !!!
ça pique encore plus les yeux !!!

G=9.81 m/s², c'est une accélération. C'est l'accélération de la pesanteur à la surface de la Terre. J'ai dis 9,81 N/kg soit 9,81 (kg*m/s²)/kg ==> 9,81 m/s² on dit bien exactement la même chose.
Poids=masse x G, soit des kg.m/s² J'ai dis Poids = masse * g avec g en N/kg (ou m/s² c'est la même chose) donc j'ai bien dis Poids en kg*m/s² on dit bien exactement la même chose.
Une pression c'est une force par unité de surface : Pression=Force / Surface soit des N/m² Guy67 utilisait P pour le Poids, j'ai dis Poids = Force =barré= Pression on dis bien la même chose.
Si vous voulez lier la masse et la pression on peut dire Pression= masse x G / surface soit des kg/(m.s²) mais je vois pas où ça va vous mener.

Ma réponse en Bleu, en conclusion on dit bien exactement la même chose !

[piment]

ça pique encore plus les yeux !!!

G=9.81 m/s²

Ca aussi ça pique les yeux, G c'est la constante de gravitation universelle et ça vaut 6.67 x 10^-11 m³/(kg x s²).
g c'est juste la valeur moyenne en France que l'on tire de la loi de gravitation en calculant G x m_T/r²
G est une donnée universelle, g dépend de l'endroit où on fait la mesure.

[plumocum]

Ha ouais, quand-même.
On comprend tout de suite mieux pourquoi tant d'hommes on du mal à faire atteindre l'orgasme à leur femme.

g dépend de l'endroit où on fait la mesure.

Bho, a peu près 2 phalanges...

 

[Guy67]

...
Guy67 utilisait P pour le Poids, j'ai dis Poids = Force =barré= Pression on dis bien la même chose.[/b][/color]
Si vous voulez lier la masse et la pression on peut dire Pression= masse x G / surface soit des kg/(m.s²) mais je vois pas où ça va vous mener.

Il semble que je me suis mal fait comprendre. P étant la pression (Pa), F  la force (masse x g) et S la surface (m2). La pression restant un poids par unité de surface. Est-ce faut ?
J'ai écrit: Il me semble que la pression est isotrope, mais ça reste un poids (masse x gravité) que les molécules bougent ou non et reste perpendiculaire à la surface.
P=F/S =mg/m2 =N/m2 =Pa

Autrement tout ça pour dire qu'au niveau de la mer la pression de 1013 hPa correspond à environ 100000N ou 10T d'air...

[Perk]

g c'est juste la valeur moyenne en France que l'on tire de la loi de gravitation en calculant G x m_T/r²

il faut aussi y ajouter l'acceleration axifuge

[piment]

certes, ça joue sur le 1 de 9.81