La trainée

La traînée est une des quatre principales forces aérodynamiques, Elle s'oppose à la poussée, C'est la force exercée par l'air autour d'un objet en mouvement (avion, voiture, train...) dans le sens opposé à sa direction.

   L'air s'écoule de façon différente autour des objets selon leur forme. Un objet ayant une grande surface exposée à l'écoulement de l'air sera pénalisé. A l'opposé, un objet très profilé, comme une aile possédera une meilleure pénétration dans l'air. Cette pénétration dans l'air se calcule grâce au coefficient de pénétration dans l'air appelé Cx qui permet de mesurer la trainée d'un objet en calculant son coefficient de traînée noté Cx. C'est un nombre sans unité. Il représente la force de résistance d'une surface.

 

Voici quelques exemple de Cx sur différentes formes (plus le Cx est faible, plus la pénétration dans l'air de l'objet sur bonne)


Differents profils 2 

Expériences simples
Pour visualiser les différentes composantes de la traînée, nous vous proposons quelques expériences simples, que tout le mone a déjà fait:
 En voiture, je passe le bras par la fenêtre et je place ma main à l'horizontale dans le filet d'air : ma main est tirée vers l'arrière, je suis obligé de coincer le coude ou d'exercer un effort pour la maintenir . Elle subit une résistance au passage de l'air qu'on appelle la traînée . En variant un peu l'expérience, je constate que :

1- Si je vais plus vite, je sens que la traînée - c'est-à-dire la force qui pousse ma main vers l'arrière - augmente beaucoup . Si je vais moins vite, je sens qu'elle diminue.

La traînée est proportionnelle à la valeur au carré de la vitesse.

2- Si je place ma main à la verticale, la traînée augmente.

La traînée est proportionnelle à la surface exposée au vent. On appelle cette surface le maître-couple.

3- Si je fais mon expérience en bateau, en laissant ma main dans l'eau, pour une même vitesse la traînée sera beaucoup plus importante. C'est parce que l'eau est beaucoup plus lourde que l'air pour un même volume (1000 kg par m³ au lieu de 1,225 kg/m³ pour l'air au niveau de la mer).

La traînée est proportionnelle à la masse volumique du fluide traversé.

4- Enfin (ça marche, faites l'expérience !), si je ferme mon poing, la traînée est moins importante que main à l'horizontale, alors que le maître-couple est plus important et les autres facteurs constants. Je viens de profiler ma main, c'est-à-dire de lui donner une forme plus adaptée à la pénétration dans l'air.

La traînée est proportionnelle à un coefficient de profil de l'obstacle. (coefficient de traînée)

 

Différentes formes de traînée

-La trainée de frottement qui resulte comme l'indique son nom du frottement de l'air sur l'objet. On favorise des surface lisses à des surfaces rugueuses ou irrégulières pour que les filets d'air "accrochent" la voiture et ne se décollent pas.

 

-La trainée de forme qui provient du détachement des filets d'airs de l'objet à l'arrière. Explication : Lorsque l'objet avance, l'air s'écoule autour de lui en l' "accrochant" : or, à l'arrière de l'objet, les filets d'air ont tendance à se décrocher, par exemple sur une voiture :

208 fe

 

On peut voir sur cette image que les filets d'air se décrochent à l'arrière créant une zone de turbulence (en bleu). C'est la trainée de forme. On prefère donc profiler les objet lorsque cela est possible.

 

 

Corp profile

 

Cela explique par exemple que les avions de ligne ont un arrière très profilé. On peut également remarquer ce profilage  sur certaines voiture notamment dans les années trente comme avec cette Delahaye 135 de 1935

Delhaye 135

Zytek LMP2

 

 -La traînée d'onde qui a pour origine le passage aux vitesses supersoniques. En effet, lorsqu'un objet (généralement un avion ou une fusée) atteint la vitesse du son, une onde de choc se produit en avant de l'avion. Il se forme une surpression à l'avant de l'avion qui le ralentit considérablement ce qui explique qu'il faut une énergie considérable pour atteindre de telles vitesses. 

   On peut voir cette onde de choc se produire sur les avions de chasse lorsqu'ils dépassent la vitesse du son :

F 22 raptor

Commentaires (1)

styi
  • 1. styi | 18/12/2017
undefinedClement la trainée

Ajouter un commentaire