Ailes & Voiles: Questions & Commentaires

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Question: Pour ce qui est de l’avant dernière partie « Comment faire voler une planche à voile? », je ne comprends pas très bien la différence entre la force de portance calculée au début pour compenser le poids et celle qui fait partie de la force propulsive… Pareil pour la trainée dans la force propulsive par rapport à la trainée « normale »…

Réponse: Le terme de portance fait référence initialement à la force verticale développée sur des ailes qui, s’opposant au poids, permet à un avion de voler. Plus généralement, quand on considère la force exercée sur un objet par un fluide en mouvement, la portance est la composante de force perpendiculaire à l’écoulement moyen, alors que la traînée est la composante de force parallèle à l’écoulement moyen.
Dans le cas de la planche à foil, on considère d’abord l’équilibre des forces sur la direction verticale. On doit alors équilibrer le poids de l’ensemble planche + planchiste avec la force de portance générée par le mouvement horizontal du foil dans l’eau.
Dans le cas de la voile, la force de portance est dans le plan horizontal (une voile est en fait une aile verticale). Il faut alors écrire l’équilibre des forces dans le plan horizontal et on considère uniquement les composantes de force suivant l’axe de déplacement. Il faut équilibrer les forces qui s’opposent au mouvement (traînée hydrodynamique due au mouvement du foil dans l’eau et traînée aérodynamique due à l’ensemble voile +mât et au planchiste) à la force propulsive aérodynamique. Pour calculer cette dernière, on doit projeter la force de portance générée par la voile sur la direction de déplacement. En effet, la voile se comporte exactement comme une aile, si ce n’est qu’elle est orientée verticalement et pas horizontalement. Dans le calcul présenté, on a ignoré la traînée aérodynamique due au planchiste.

Question: Je ne suis pas adepte de la voile mais je ne comprends pas pourquoi l’orientation \beta de la voile n’apparait pas dans les calculs. J’aurais pourtant pensé qu’il s’agissait d’un paramètre important sur lequel jouait le planchiste pour augmenter sa force propulsive.

Réponse: L’orientation de la voile est en effet très importante pour optimiser la force de portance par rapport à la traînée. Ici on suppose que le planchiste a bien orienté sa voile par rapport au vent apparent. Forces de traînée et de portance sont définies par rapport au vent apparent (traînée dans la direction opposée et portance perpendiculaire au vent apparent). Ainsi le réglage de la voile n’apparaît pas explicitement dans le calcul (mais intervient dans les valeurs des coefficients de portance et de traînée).

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