Transcript Classification - Collège Marie Mauron à Pertuis

Brevet d’Initiation Aéronautique
Collège Marie Mauron
Pertuis
2009-2010
Connaissance des Aéronefs
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Connaissance des Aéronefs
• Classification des aéronefs
• Différents types et classes
• Description des aéronefs
• La Structure
• Ailes
• Fuselage
• Empennage
• Atterrisseurs
• Commandes
• Le groupe motopropulseur
• Différents types et modes de fonctionnement
• Instrumentation
• Principaux instruments de bord
• Description
• Utilisation
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Classification
•Tous les objets volants de création humaine sont des Aéronefs
•Les aéronefs sont divisés en deux groupes
•Les Aérodynes
•Les Aérostats
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Classification
•Les Aérodynes
Sont appelés aussi « plus lourds que l’air », ils utilisent les forces
mécaniques ou aérodynamiques pour voler.
Les aérodynes peuvent être motorisés ( ex: Avions )
ou non motorisés ( ex: planeurs ).
Les avions, planeurs, autogyres, hélicoptères utilisent des forces
aérodynamiques générées par leurs surfaces portantes.
Les fusées qui n’ont pas de surface portante, n’utilisent que des
forces mécaniques
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Classification
Résultante
Aérodynamique
Portance
•Les planeurs
Trainée
Traction
Ne sont en général pas motorisés, ils n’ont que leur poids
pour générer la portance nécessaire à leur vol.
Poids
Qualités de Vol:
•Finesse
•Manœuvrabilité
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•Les Avions
Classification
Utilisent les forces aérodynamiques pour générer une portance.
Ils ont tous une vitesse minimum de vol.
•Catégories d’ avions
•Avions civils
•ULM
•Avions légers
•Avions d’affaires
•Avions commerciaux ( ou de ligne )
•Avions spéciaux ( conçus pour une utilisation définie)
•Avions militaires ( classés selon leur emploi )
•Chasse
•Transports
•Bombardement
•Reconnaissance
•….
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Classification
•ULM ( Ultra Léger Motorisé )
L'ULM est un aéronef motorisé qui satisfait aux conditions suivantes :
La charge maximale au décollage est de 300 kg pour les monoplaces et de 450 kg pour les biplaces
La vitesse minimum de vol est inférieure ou égale à 65 km/h
La puissance maximale du moteur est de 61 CV pour les monoplaces et de 82 CV pour les biplaces, sauf
exceptions dans certaines classes.
Il existe 5 catégories d'ULM
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Classification
•Avions légers / Ecole / Tourisme
Les avions légers sont généralement des avions de 2 à 4 places d’une masse inférieure ou égale à 1100 kg, ils
sont le plus souvent équipés de moteurs à pistons développant de 60 cv à 250 cv. Leur vitesse est en général
inférieure à 250 km/h et leur rayon d’action est d’environ 1000 à 1200 km.
Officiellement ce sont des avions « non lourds » ayant moins de 10 places et une masse inférieure à 5700 kg
Constructeurs Français: ROBIN ( HRxxx, ATL, DR400,..)
SOCATA ( TBXX )
Constructeurs US:
PIPER ( PA, PC, PT,..)
Cessna( 15x, 17X, 18x)
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Classification
•Avions légers / Ecole / Tourisme
Les avions légers peuvent être mono ou multi moteurs, avec des moteurs à pistons, des turbines ou même
des réacteurs.
Beech Baron
Cessna Mustang
Cessna Push Pull
Piper Malibu
Pilatus porter
Les avions légers de nouvelle technologie utilisent des matériaux composites et un équipement électronique
de bord avancé.
Diamond DA40
Diamond DA42
Cirus SR22
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Classification
•Avions de voltige
Les avions de voltige sont des avions puissants, maniables et très résistants pour pouvoir résister aux
accélérations « g » induites par les figures acrobatiques.
Murdy Cap 10
Extra 300
Pitts
Sukoï 29
Exemple de caractéristiques du Sukoï 29
Masse 750kg, Puissance 400 cv, Facteur de charge +12g / - 10g, taux de roulis 400°/s
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Classification
•Avions d’affaire
Les avions d’affaires sont des avions « moyens » utilisés à l’origine pour le transport d’hommes/femmes
d’affaire en dehors des lignes et des horaires commerciaux établis.
Bombardier learjet 45
Dassault Falcon 900
Socata TBM 700
Cessna Citation-X
Exemple de caractéristiques du Falcon 900
Masse max 21t, Puissance 66 KN , vitesse 790 Km/h, Distance franchissable 7600 km, plafond 17 000m
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Classification
•Avions commerciaux ( de ligne )
Les avions de ligne sont utilisés pour le transport public de passagers ou pour le fret aérien.
Il sont équipés de Turbopropulseur ou réacteurs (bi, tri, quadri) .
ATR 72
Airbus A320
Boeing 747
Airbus A380
Exemple de caractéristiques du 747 ( suivant version)
Masse 300-400t, Vitesse 800-900km/h, distance Franchissable 10-14000 km, envergure: 60-70m
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Classification
•Avions Militaires
Avions conçus et utilisés dans le cadre d’une mission militaire : Interception, chasse, bombardement,
reconnaissance. Ces avions ont des performances très supérieures aux avions civils.
Rafale
Multi-rôles
B2
Bombardier
F117
Bombardier furtif
SR 71
Reconnaissance
Les avions militaires ont des capacités spécifiques ( ravitaillable en vol, appontage, furtivité, etc …) leur
vitesse peut être supersonique. Ils sont équipés de radars et de moyens de mesure et contre-mesure très
sophistiqués et performants. Ces avions sont généralement armés ( canons, missiles, bombes, ….)
F-14 Tomcat
Interdiction/interception
X-29
Expérimental
F-35B
Prototype STOVL
F-22 Raptor
Multi-rôles
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Classification
• Classes d’avions ( Qualification des pilotes privés)
•SEP
Single Engine Pilote
•MEP
Multi Engine Pilote
•…
Des mentions additionnelles peuvent être ajoutées sur le carnet de vol du pilote ( VP, RG, TW, …)
• Type d’avions (qualifications des pilotes professionnels )
•ATR42, ATR72,…
•A320 A340, A380,…
•B707, B737, B747-200, B777,…..
•….
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Classification
•Les aérostats
Sont appelés aussi « plus légers que l’air », ils utilisent le principe
d’Archimède pour voler.
Les aérostats, appelés aussi « Ballons » peuvent être « libres », dans ce
cas ils ne sont pas motorisés et utilisent uniquement les vents pour se
déplacer.
Ils sont appelés« dirigeables » lorsqu’ils utilisent des systèmes
motorisés pour se déplacer.
Les « ballons captifs » sont des ballons libres reliés au sol par un câble
manœuvrés par un treuil.
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Classification
•Les aérostats
Utilisent de l’air chaud ou un gaz plus léger que l’air pour leur sustentation.
Motorisés ou non, ils sont « dirigeables » ou « libres » .
Air Chaud
Breitling orbiter (Picard)
Dirigeable publicitaire
Hidddenburg
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Classification
•Hélicoptères
Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors
procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant toutes les
phases du vol. Ils utilisent des moteurs à pistons ou des turbines.
Eurocopter EC-145
1 rotor principal
1 rotor de queue
Kamov Ka-50
2 rotors superposés
pas de rotor de queue
Bristol 192 Belvedere
2 rotors juxtaposés
pas de rotor de queue
Note: La société française EUROCOPTER est le no 1 mondial de l’hélicoptère
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Classification
•Hélicoptères
Les déplacements dans le plan horizontal sont obtenu par inclinaison du rotor
principal (commande de pas cyclique). La montée ou descente dans le plan vertical
par variation de l’incidence des pales (commande de pas collectif). . L’action sur le
rotor de queue (palonnier ) permet l’orientation de la cellule.
Vol stationnaire
Déséquilibre =Translation
Déplacement stabilisé
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Classification
•Hélicoptères
Le système NOTAR, permet de supprimer le rotor de queue en utilisant le
flux d’air généré par la turbine et en l’orientant perpendiculairement à l’axe
longitudinal de l’hélicoptère.
Note: Le Djinn développé
en1953, en France, utilisait des
jets d’air en bout de pales et
n’avait donc pas besoin de rotor
anti couple.
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Classification
•Autogires
L'autogire est un aéronef à voilure tournante libre.
Les autogires sont sustentés par un rotor dans le plan horizontal, et
propulsés par une hélice dans le plan vertical.
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Structure
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Structure
• Un aérodyne est composé de deux parties principales
•La cellule
•Fuselage
•Ailes
•Dérive
•Profondeur
•Le train d’atterrissage
•Le groupe motopropulseur
•Moteur(s), …
•Hélice
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Structure
• Cellule
Empennage vertical
ou Dérive
La cellule peut être métallique, en matériaux composites,
en bois et toile ou une combinaison de ces différents matériaux
Empennage horizontal
ou Profondeur
Saumon d’aile
Gouverne de
direction
Gouverne de
profondeur
Aileron droit
Verrière
Bord de fuite
Fuselage
Compensateur
Volet droit
½ aile droite
Bord d’attaque
Couples
Volet gauche
Longeron
Cône ou
Casserole
d’hélice
Aileron gauche
emplanture
Jambe de train
Train avant ou
roulette de nez
Train principal
Nervure
½ aile gauche
Saumon d’aile
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Structure
• Fuselage
On distingue principalement la construction dite
“en treillis” et la réalisation “monocoque” ou “
semi-monocoque”
Longeron
cloison
Exemple de construction
dite “semi-monocoque”
Couples
Lisse
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Structure
• Les bois utilisés en construction aéronautique
•sapin blanc,
•épicéa, spruce,
•pin d'orégon (douglas),
•peuplier,
•oukoumé (acajou du Gabon),
•balsa,
•bouleau,
•frêne,
•hêtre
Les caractéristiques des bois varient selon les essences
Le débit des bois et l'orientation des fibres dans une structure travaillante sont donc très
importants.
Dans une même structure, il est permis de mélanger plusieurs essences de bois. Mais il est
strictement interdit de faire des entures pour rabouter deux bois d'essences différentes
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Structure
• Fuselage
Exemple de construction dite “en treillis”
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Structure
• Ailes
Envergure
Emplanture
Saumon
ou
Winglet
Corde moyenne
Volet
Aileron
Extrados
Epaisseur
Intrados
½ aile
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Structure
• Ailes dispositifs spéciaux
Les Spoilers sont des
« destructeurs de portance »
Les aérofreins placés sur les voilures
d’avions augmentent la traînée et
diminuent la portance, par décollage des
filets d'air de la surface de l'aile.
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Structure
• Ailes
Haute
Médiane
Basse
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Structure
• Ailes
Il existe de nombreuses formes d’ailes, chacune adaptée à l’usage de l’aéronefs et apportant des
qualités de vol particulières.
delta
elliptique
En flèche
trapézoïdale
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Structure
• Empennage
L’empennage comprend en général la gouverne de direction et la gouverne de profondeur. Il est
normalement placé à l’arrière de l’aéronef, sauf dans le cas d’empennages « canard » où il est placé à
l’avant . Il existe différents type d’empennage.
En « V »
ou papillon
En croix
En « T »
Formule « canard »
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Le Groupe MotoPropulseur
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Le GPM
LE MOTEUR A PISTON
ADMISSION
cycle 4 temps
COMPRESSION
EXPLOSION
DETENTE
(COMBUSTION)
ECHAPPEMENT
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Le GPM
Gérer la source d’énergie : carburant + comburant
Utilisation d’un Carburateur
•Rapport idéal 1/15
( 1g de carburant +15 g d’air)
•Rapport optimal entre 1/12 et 1/17
•Ce rapport à une influence
sur la puissance délivrée par le
moteur
•L’essence « Avia » est de la 100 LL,
elle est colorée en bleue.
•
•Sa densité est 0,72.
Commande
de puissance
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Le GPM
Gérer la « mise à feu » dans les cylindres: Magnéto
•Par sécurité sur les avions,, les circuits d’allumage sont doublés ( 2 circuits
indépendants, 2 bougies par cylindre )
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S’adapter à l’altitude:
Le
GPM
Richesse
Avec l’altitude, la densité de l’air diminue.
Pour respecter le « mélange idéal » Carburant + Comburant, il faut appauvrir le mélange ,
c’est-à-dire réduire la quantité d’essence pour le même volume d’air admis.
Cet ajustement s’opère grâce à un mécanisme de réglage de richesse
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Le GPM
Notion de rendement d’un moteur à explosion
1 litre de carburant =32 000 000 Joules
Mais …..
45% perdus dans l’échappement
15% perdus à travers les parois
7% perdus par combustion incomplète
3% nécessaires à l’entraînement des accessoires
Soit une déperdition de 70%
Seuls 30% sont utiles à la propulsion.
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Le GPM
Moteur à piston avec système d’injection
Le moteur à injection permet d’éviter un certain nombre d’inconvénients liés au carburateur
Givrage, réglage de la richesse.
La quantité de carburant et le
moment de l’injection est calculée
en fonction des différents
paramètres contrôlés par le
« calculateur d’injection »
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Le GPM
Autres types de moteur utilisés en aviation
•Différents types de
moteur permettent de
s’affranchir des limites
liées à certains facteurs
comme l’utilisation des
hélices, l’altitude ou la
vitesse
•Ces « moteurs » ont
permis d’atteindre des
vitesses « supersoniques »
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Annexes
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admission
échappement
Injecteur d’essence
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