La longueur de la pale ou aile, c'est La troisième dimension, celle des fuites: les pertes en bout de pale..

Il est important de ne pas oublier, que les traînées et portances données par les formules de calcul de traînée et portances , sont des valeurs théoriques, ne prenant pas en compte certaines pertes. Ces traînées et portances théoriques, mesurées en soufflerie ou calculées par méthodes numériques, sont nommées performances 2D (2 dimensions) ou encore "performance d'aile d' envergure infinie". 2D, car elle ne prennent pas en compte les phénomènes de la troisième dimension: La longueur de la pale ou aile. La portance c'est le résultat de la différence de pression entre le dessus et le dessous de l'aile. Plus cela pousse dessous et tire dessus, plus cela porte!

 

Mais plus la différence de pression est importante, plus les fuites sont importantes, car le fluide à envie de passer de l'autre coté par le chemin le plus court qu'il trouvera! Le chemin le plus court c'est le bout de l'aile ou de la pale.

 

y a pas photos... Moralité:

• Plus il y a de portance près du bout de l'aile, plus il y a de fuites.
• Plus la pale ou l'aile est courte plus il y a de fuites.
• Une pale idéale qui n'aurait pas de fuite aurait un rendement égal au performances 2D de ses profils.

 

Lorsque l'on calcul les performances d'une hélice ou d'une aile dans un écoulement libre, (le fluide n'est pas forcé et peut librement contourner l'aile ou l'hélice) , on utilise un facteur de perte en bout de pale qui permet de tenir compte du phénomène. Le facteur de perte en bout de pale exprimé par Prandtl est défini sur cette page, ce facteur est intégré dans la Théorie élément de pale relative aux helices captrice motrices et dans la Théorie élément de pale relative aux helices de traction ou propulsion . Le logiciel Heliciel intègre ce facteur dans le calcul des hélices.

 

L' allongement nous aide à évaluer les pertes en bout de notre aile.

• pour une aile rectangulaire:

l' allongement = envergure (longueur de l'aile)/ corde (largeur de l'aile):

• Une formule valable pour toutes les formes d'aile utilise la surface et l' envergure:

Allongement(toutes formes d' ailes)= envergure aile/(surface aile)²

Exemple de l'influence de la forme et de l' allongement: Nappes tourbillonnaires et pertes en bout d'aile de 4 ailes de formes et d'allongement differents, schématisées dans le logiciel Heliciel

Aile rectangulaire de longueur 2 mètres Allongement= 4 Finesse (Portance/Traînée) =16	Aile rectangulaire de longueur 9 mètres Allongement= 18 Finesse (Portance/Traînées) =32
Aile pointue de longueur 2 mètres. Allongement= 5 Finesse (Portance/Traînée) =19.	Aile pointue de longueur 9 mètres. Allongement= 33 Finesse (Portance/Traînée) =36

 

Un fort allongement c'est une portance repartie sur une grande surface donc une différence de pression entre l'intrados et l'extrados ne donnant pas trop au fluide l' envie de passer de l'autre coté. C'est très bien si la portance est répartie pour qu 'elle soit le plus loin possible du bout de l'aile cela fera plus de chemin pour passer de l'autre coté et cela limitera les fuites .C'est très bien. La forme d'aile qui théoriquement répartie la portance le plus loin du bout, c'est l'ellipse.Certains avions ont donc tout bonnement adopté des ailes elliptiques.

le spitfire et ses ailes elliptiques concentrant la portance le plus loin possible du bout de l'aile pour éviter les fuites. Dans la pratique, une forme trapezoidale est suffisante pour bénéficier d'un effet proche de l' optimum.

• Un autre dispositif permet de diminuer les fuites de bout de pales en plaçant une barrière: Les winglets .

Heliciel permet de calculer les performances des hélices ou des ailes en intégrant les pertes de bout , mais il est possible d' exclure les pertes de bout de manière a évaluer le gain d'un système de carénage ou de winglets. En réalité quelque soit la configuration il ne sera pas possible d' éliminer totalement les pertes en bout sans generer une trainée suplémentaire provoquée par les winglets ou autres formes...