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Optimiser l'avion pour les conditions de croisière

A une vitesse de croisière correspond une assiette de vol qu'on peut imaginer horizontale. En effet, aucune loi n'oblige les constructeurs à voler en croisière à 0° d'incidence, mais, au vu du peu d'informations dont nous disposons, c'est un postulat de départ disant que c'est plus confortable pour les passagers de voler « à plat », et qu'en conséquence, l'avion a été conçu pour. Cela sous-entend que la vue latérale du plan représente aussi l'avion en ligne de vol, ou que nous nous sommes arrangé pour que le fuselage numérisé dans Plane-Maker soit en ligne de vol.

Donc nous recherchons une assiette de vol horizontale.

Dans cette assiette de vol, le profil d'aile utilisé doit présenter le moins de traînée possible, ce qui va nous amener à jouer sur le calage de l'aile tout en recherchant la meilleure portance possible. Ouvrir Airfoil-Maker, chargez le NACA2412.afl, et regardez l'allure de la courbe rouge : la traînée minimale est assez constante sur la plage -2 à + 2°, ce qui laisse une certaine marge de manœuvre. Vous pouvez fermer Airfoil-Maker.

Calage des ailes pour une assiette de croisière horizontale

Nous allons ouvrir Plane-Maker pour vérifier le calage des ailes, qui devrait être de deux degrés.

Nous ne connaissons pas le profil d'aile du Norécrin, que nous avons remplacé par un profil fourni avec X-Plane : rien n'indique que le calage de 2° fourni pour les ailes conviendra à ce profil. Mais voyons déjà ce que donne le profil X-Plane, le NACA 2412, sur notre réalisation.

Retournons à X-Plane, chargeons le Norécrin, puis la situation « N1203 croisiere 10900ft 115 kt» et laissons l'avion se stabiliser à 115 ktas 98kias. Puis notons la valeur de l'incidence : donnée « alpha », seconde ligne de données affichées

Le signe est donné par l'incidence-mètre (bleu = positif, marron = négatif)

Nous lisons : + 0,538 °

Alpha est positif, et nous le souhaitons nul. S'il est positif, c'est parce que le profil d'aile n'offre pas assez de portance, donc l'avion se cabre davantage pour augmenter la portance de ses ailes. Il faut alors augmenter le calage des ailes. Retournons dans Plane-Maker pour ajouter un degré au calage des éléments de l'aile (aile 1 à 4, ou ailes diverses 7 à 12 et aile 4, selon votre construction). Voici pour l'« aile 4 », qui présente la particularité d'avoir plusieurs « tranches » qu'il faut toutes mettre au même calage :

Maintenant, nous allons nous initier à un rituel intervenant après chaque modification de l'appareil dans Plane-Maker :

  • sauvegarder l'appareil, même nom même emplacement, à partir de Plane-Maker,
  • charger l'appareil dans X-Plane,
  • charger la situation dans X-Plane.
  • attendre que les paramètres se stabilisent, et constater le changement...

Nous voyons cette fois-ci notre alpha négatif (l'index de l'indicateur d'incidence est dans la zone marron), donc nous savons que alpha=0° se trouve pour un calage de l'aile compris entre 2° et 3°. Plane-Maker propose un calage avec une décimale, et nous déterminons la décimale par toute méthode à notre disposition, comme la méthode graphique, par exemple :

Calage aile, ° Incidence, °
2 +0.538
3 -0.415

Nous constatons que pour alpha=0°, le calage de l'aile est plus proche de 2,6 que de 2,5, notre calage définitif de l'aile sera 2,6°, les caractéristiques de traînée et de moment du profil à 2° et à 2,6° sont encore voisines et pas très éloignées de la plage -2+2° que nous nous étions fixés au départ, il n'y aura pas besoin de modifier le profil dans Airfoil-Maker, et nous pouvons caler chacun de nos éléments d'aile 1 à 4 à 2,6°.

(Si vous envisagez de travailler dans le fichier profil en ajustant la pente de la courbe de portance pour trouver la bonne portance à 2° d'incidence, placez un dossier « airfoils » dans le dossier du Norécrin, faites une copie du NACA2412 et placez-la dans ce dossier airfoils, puis travaillez à partir d'Airfoil-Maker, mais nous sortons du cadre de ce tuto, le NACA2412 convient tel qu'il est)

Pour en revenir à notre calage définitif, voici ce que cela donne pour notre « Aile 4 » :

Il reste à faire une sauvegarde de l'appareil suivi du rituel « chargement appareil dans X-Plane et chargement de la situation », pour contrôler que notre avion vole à une incidence très proche de 0° : (image à revoir, alpha est plutôt proche de 0.06)

Calage de l'empennage

Maintenant que nous sommes satisfaits du calage de l'aile, nous nous intéressons à l'empennage horizontal, en particulier au braquage de sa gouverne de profondeur : puisque nous sommes dans les conditions de croisière, que l'aile est calée pour donner une assiette de vol horizontale, il est logique de caler notre empennage pour que le braquage de sa gouverne soit nul.

Retournons dans Plane-Maker pour vérifier le calage de l'empennage : éléments Horiz Stab et Ailes Diverses 1 à 4 doivent être calés à -2°. Revenons dans X-Plane, rechargeons l'appareil et la situation, et regardons le braquage des gouvernes que le pilote auto utilise pour maintenir l'avion à l'altitude choisie. Cette donnée est sur la dernière ligne de bloc de données à droite de l'écran :

Le braquage est de 3,582°. Nous recherchons un braquage le plus proche de zéro possible. Nous allons retourner dans Plane-Maker rectifier le calage de l'empennage horizontal, en le faisant passer de -2° à -1°.

Toujours, et encore, après le rituel « sauvegarde à partir de Plane-Maker, chargement de l'avion dans X-Plane, chargement de la situation, attente de la stabilisation », nous obtenons un braquage de 2,187° :

Nous sommes sur la bonne voie, mais ce n'est pas encore suffisant, et nous pouvons encore ajouter un degré, et ainsi de suite jusqu'à ce que le braquage gouverne change de signe.

Voici le tableau récapitulatif de ces essais, donnant le calage de l'empennage ( = de TOUS les éléments constituant l'empennage : "ailes diverses" 1 à 4 et "horiz stab")

Calage empennage, ° Braquage gouverne, °
-2 +3.582
-1 +2.187
0 +0.812
+1 -0.545

Et le graphique correspondant, d'où nous déduisons le calage de notre empennage, +0,6° :


Il peut sembler surprenant que l'empennage ait un calage positif. En fait, le "Cycle Dump" comme l'affichage du modèle de vol (se mettre en vue exterieure, touche A, après avoir choisi le menu « Special / Voir Modèle de Vol ») confirment que la portance est légèrement négative, malgré ce calage légèrement positif.

Un dernier vol d'essai, après le rituel, confirme la justesse des réglages :