Dynamique
La trajectoire et la vitesse évoluent avec l’assiette et la puissance. La commande de γ est désactivée. Observez la réaction de la trajectoire au changement d’assiette.
MANUEL D’UTILISATION / 01
Observez l’angle.
Comprenez le vol.
Un laboratoire interactif pour explorer la relation entre assiette, trajectoire, vitesse et vent relatif. Commencez par les commandes ; observez ensuite ce qui change sur l’aile.
LA RELATION CENTRALE
α=θ−γ
01 / PREMIER CONTACT
Commencez en vol stabilisé
Ouvrez le cockpit. La condition initiale est une IAS de 140 kt, une assiette de +4°, une trajectoire de 0° et une manette à 50%, au niveau de la mer en atmosphère standard. L’angle d’incidence est de +4°. Le mode Dynamique est actif. Utilisez Réinitialiser le vol pour revenir à cette condition à tout moment.
Les trois vitres appartiennent au cockpit. La fenêtre des ailes est un instrument superposé à l’environnement. Le ciel est sans nuages dans cette version.
02 / GÉOMÉTRIE DU VOL
Trois angles, des références différentes
- Assiette · θ
- Orientation longitudinale de l’avion par rapport à l’horizon. Une valeur positive signifie que le nez est au-dessus de l’horizon.
- Trajectoire · γ
- Direction du mouvement par rapport à la masse d’air. Une valeur positive indique une trajectoire ascendante dans l’air.
- Angle d’incidence · α
- Différence entre la direction de la corde de l’aile et la trajectoire dans l’air. Dans cette application, l’angle de calage de l’aile est nul : α = θ − γ.
Un nez au-dessus de l’horizon ne signifie pas nécessairement un angle d’incidence positif.
03 / ASSIETTE
Commandez l’assiette
Faites glisser la COMMANDE D’ASSIETTE, utilisez ses boutons −/+ ou faites glisser une vitre vers le haut ou vers le bas. La valeur à côté de la commande est la consigne ; l’instrument ASSIETTE affiche l’assiette actuelle. Pendant le mouvement, la réponse est progressive.
L’aile suit l’assiette. La référence d’horizon se déplace dans la vitre, tandis que le symbole de l’avion reste fixe. Le marqueur de trajectoire indique la direction du mouvement dans l’air. L’écart entre ces références aide à visualiser l’angle d’incidence.
04 / TRAJECTOIRE
Comparez les deux modes
Manuel
La commande de γ est activée. Choisissez la trajectoire pour étudier la géométrie séparément. L’assiette et la manette restent disponibles.
05 / ÉNERGIE
La manette commande la puissance
Faites glisser la manette vers le haut pour augmenter la puissance et vers le bas pour la réduire. Elle ne sélectionne pas directement une vitesse : l’IAS réagit progressivement à la poussée, à la traînée et à la pente de la trajectoire.
- IAS : vitesse indiquée, en nœuds. Elle représente la pression dynamique de l’air sur l’avion.
- GS : vitesse horizontale par rapport au sol (ground speed), en nœuds.
- Variomètre : cadran analogique à côté de l’affichage de l’IAS. Le zéro est à gauche ; l’aiguille monte en montée et descend en descente, jusqu’à 4 000 ft/min.
La TAS, vitesse vraie à laquelle l’air atteint l’aile, reste calculée. Elle détermine la trajectoire, la GS, la vitesse verticale et l’animation de l’écoulement. Au-dessus du niveau de la mer, la TAS est supérieure à l’IAS.
06 / RÉFÉRENCE DE L’AIR
Vent relatif autour du profil
Le vent relatif est opposé à la vitesse de l’avion par rapport à l’air. Son intensité suit la TAS et sa direction suit la trajectoire dans l’air. C’est l’écoulement libre de référence utilisé par FoilShape. La fenêtre de l’aile indique cette vitesse en TAS ; le panneau affiche l’IAS.
La masse d’air est considérée immobile par rapport au sol. GS indique la composante horizontale de la vitesse de l’avion ; en vol horizontal, elle est égale à la TAS. L’angle d’incidence reste α = θ − γ. Les rafales et le vent vertical ne sont pas modélisés.
07 / ÉCOULEMENT
Lisez le mouvement sur l’aile
L’aile droite affiche le profil détaillé. Les lignes et particules de l’écoulement attaché viennent du champ potentiel. La vitesse d’animation suit la TAS et le vent relatif suit la trajectoire dans l’air. Le temps est ralenti pour faciliter l’observation.
Au-delà de |α| = 13°, les lignes du côté en dépression quittent progressivement la surface, avec une zone de recirculation et un sillage animé. Pour une incidence négative, la représentation apparaît sur la face inférieure. Le décollement, sa position, les vitesses locales et les couleurs de ce régime sont illustratifs, sans CFD ni prédiction de décrochage réel. Le seuil de 13° est un paramètre pédagogique, pas une limite opérationnelle.
Les indications près de l’aile suivent l’assiette, la trajectoire et l’incidence. La texture métallique, les reflets et l’éclairage sont prédéfinis. Les deux leviers se déplacent ensemble et commandent une seule puissance pédagogique.
- Écoulement : affiche ou masque les bandes, les lignes, les particules et la recirculation.
- Vecteurs : affiche ou masque les références d’assiette, de trajectoire et d’incidence ; agit aussi sur le marqueur de trajectoire dans le cockpit.
- Couleurs : l’écoulement attaché compare la vitesse locale à la TAS. En décollement schématique, COULEURS ILLUSTRATIVES remplace l’échelle numérique. Les couleurs ne représentent pas la pression.
Les onglets DROITE et GAUCHE, à côté d’Écoulement, Vecteurs et Couleurs, font alterner la fenêtre entre l’aile droite et l’aile gauche, à la même taille. L’onglet GAUCHE utilise un dessin simplifié, sans vecteurs ni couleurs ; Vecteurs et Couleurs y sont désactivés. Sans roulis, les deux ailes ont le même angle d’incidence.
Vue 3D : faites glisser l’image de l’aile pour la faire pivoter sur 360° ; double-cliquez dessus pour revenir à la vue latérale, qui est la vue par défaut. Hors de la vue latérale, l’image s’éloigne légèrement et montre un tronçon d’aile, avec le même écoulement répété sur quelques plans le long de l’envergure, près de l’aile seulement. Le champ de couleurs reste sur le plan médian, et les références d’assiette, de trajectoire et d’incidence restent sur la face tournée vers vous. L’en-tête affiche 3D tant que la vue est tournée ; Réinitialiser le vol revient aussi à la vue latérale.
08 / EXERCICES
Distinguez l’assiette de l’angle d’incidence
Sélectionnez Manuel. Réglez l’assiette et la trajectoire, puis attendez que les instruments atteignent les valeurs commandées. Vous pouvez aussi mettre en pause et régler les angles pour comparer des états statiques.
| Assiette θ | Trajectoire γ | Incidence α |
|---|---|---|
| +4° | 0° | +4° |
| +4° | +10° | −6° |
| −2° | −8° | +6° |
Réinitialisez ensuite le vol et augmentez l’assiette en mode Dynamique. Comparez la variation initiale de α à la réaction ultérieure de la trajectoire. Modifiez une seule variable à la fois.
09 / UTILISATION
Pause, fenêtre et clavier
Utilisez les boutons du haut pour mettre en pause, réinitialiser et passer en plein écran. Faites glisser l’en-tête de la fenêtre des ailes pour la repositionner sur ordinateur. Faites glisser l’image de l’aile pour faire pivoter la vue 3D ; le double-clic revient à la vue latérale. Le bouton × ferme la fenêtre ; AILES la rouvre. Sur téléphone, la fenêtre et les instruments sont disposés en séquence verticale.
- ↑ / ↓
- Commander l’assiette par pas de 1° ; avec Shift, de 0,1°.
- + / −
- Modifier la puissance de 5 points de pourcentage.
- Espace
- Mettre en pause ou reprendre.
- R
- Rétablir la condition initiale.
Les raccourcis généraux dépendent du focus : lorsqu’une commande est sélectionnée, le clavier agit sur celle-ci. Sur la manette, ↑/↓ modifie la puissance ; Home sélectionne 0% et End, 100%. Escape ferme l’explication.
10 / MODÈLE ET RÉFÉRENCES
Ce que représente cette visualisation
Le profil et l’écoulement attaché utilisent la transformation de Joukowski avec une circulation déterminée par la condition de Kutta. Il s’agit d’un champ potentiel bidimensionnel, incompressible, sans viscosité et quasi stationnaire. Il n’y a ni CFD ni résolution de la couche limite.
Au-delà de |α| = 13°, l’avertissement et le sillage sont illustratifs. Le modèle ne prédit pas le décollement, la turbulence ou le décrochage réels ; cet angle n’est pas une limite opérationnelle. La dynamique longitudinale utilise des coefficients pédagogiques indépendants du champ dessiné et ses propres limites de vitesse et de trajectoire. LIMITE DU MODÈLE indique qu’une de ces limites a été atteinte.
L’IAS suit FoilShape : atmosphère standard et pression dynamique q0 = ½ρV². L’indicateur convertit cette pression avec la densité au niveau de la mer : IAS = TAS × √(ρ/ρ0), sans erreur d’instrument ni de position. Le vol commence au niveau de la mer. La portance et la traînée dépendent de la pression dynamique : pour la même incidence et la même trajectoire, l’IAS d’équilibre ne varie pas avec l’altitude, tandis que la TAS augmente en montée. La poussée ne varie pas avec l’altitude.
Cette version ne représente aucun aéronef particulier et ne comprend ni nuages ni dynamique de roulis. L’inclinaison latérale seule n’implique pas des angles d’incidence différents sur les deux ailes.
La vue 3D n’ajoute aucune physique au modèle. FoilShape traite un profil bidimensionnel ; le même champ se répète donc le long d’un court tronçon d’envergure, comme une section d’aile d’envergure infinie. Les tourbillons marginaux et le downwash, effets tridimensionnels d’une aile finie, ne sont pas représentés.
Références conceptuelles : NASA — Joukowski et condition de Kutta ; NASA — angle d’incidence; NASA — downwash et tourbillons marginaux.
FAA — Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge · Chapitres 4 (Principles of Flight) et 5 (Aerodynamics of Flight). NASA — forces en montée.
NASA/BGA — FoilShape (Tom Benson) · Référence pour la géométrie de Joukowski, la vitesse locale, l’atmosphère standard, la pression dynamique et la visualisation simplifiée à forte incidence. L’implémentation JavaScript et les animations de cette application sont indépendantes.