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Qu'est-ce que l'angle d'incidence d'un profil et comment agit-il sur la portance et la traînée ?
L'angle d'incidence (ou angle d'attaque) α est l'angle entre la corde du profil et la direction du fluide qui l'aborde. C'est le réglage principal de la portance : tant que l'écoulement reste attaché, le coefficient de portance croît linéairement avec l'incidence, d'environ 0,1 par degré (théorie des profils minces : 2π par radian), à partir de l'incidence de portance nulle α₀ (0° pour un profil symétrique, −2 à −4° pour un profil cambré). La traînée, faible aux petits angles, augmente comme le carré de la portance. Au-delà de 12 à 16°, la couche limite se décolle à l'extrados : c'est le décrochage, la portance chute et la traînée s'envole. Exemple : une aile de 1 m² à profil NACA 0012, dans l'air à 20 m/s (pression dynamique 245 Pa), porte 108 N à 4° et 299 N à 14°, puis 257 N seulement à 16°, après décrochage.
Formules de la portance selon l'incidence
- α : angle d'incidence, en degrés, entre la corde et la direction du fluide ; α₀ : incidence de portance nulle du profil
- Cz : coefficient de portance, sans unité ; la pente 0,11 par degré (2π par radian) vaut pour un écoulement attaché sur un profil d'envergure infinie, un peu moins pour une aile réelle
- Cx : coefficient de traînée, lu sur la polaire du profil à la même incidence et au même nombre de Reynolds
- ρ : masse volumique, en kg/m³ ; V : vitesse relative, en m/s ; S : surface de l'aile, en m²
- Fz, Fx : portance et traînée, en N
Portance et traînée d'une aile de 1 m² selon l'incidence
| Incidence α | Cz | Cx | Portance Fz | Traînée Fx | Finesse |
|---|---|---|---|---|---|
| 0° | 0 | 0,0065 | 0 N | 1,6 N | 0 |
| 2° | 0,22 | 0,0070 | 54 N | 1,7 N | 31 |
| 4° | 0,44 | 0,0080 | 108 N | 2,0 N | 55 |
| 6° | 0,66 | 0,0095 | 162 N | 2,3 N | 69 |
| 8° | 0,86 | 0,0115 | 211 N | 2,8 N | 75 |
| 10° | 1,03 | 0,0145 | 252 N | 3,6 N | 71 |
| 12° | 1,15 | 0,019 | 282 N | 4,7 N | 61 |
| 14° | 1,22 | 0,028 | 299 N | 6,9 N | 44 |
| 16° (décroché) | ≈ 1,05 | ≈ 0,07 | ≈ 257 N | ≈ 17 N | ≈ 15 |
Incidence de portance nulle et de décrochage de quelques profils
| Profil | Incidence de portance nulle α₀ | Incidence de décrochage | Cz maximal |
|---|---|---|---|
| Plaque plane mince | 0° | ≈ 8° | ≈ 0,8 |
| NACA 0012 (symétrique) | 0° | ≈ 15° | ≈ 1,25 |
| NACA 2412 | ≈ −2° | ≈ 16° | ≈ 1,5 |
| NACA 4412 | ≈ −4° | ≈ 14° | ≈ 1,55 |
| Clark Y | ≈ −3° | ≈ 15° | ≈ 1,45 |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
En aérodynamique ou hydrodynamique, l'angle d'incidence ou l'angle d'attaque, est l'angle que forme la corde d'un profil avec le courant de fluide.
- Pour une plaque oblique plongée dans un fluide son angle d'incidence est l'angle que forme ses faces avec la trajectoire générale du fluide.
- Pour un profil d'aile ou d'aileron, dérive ou voile l'incidence du profil est l'angle que forme sa corde par rapport à la trajectoire générale du fluide.
L' angle d'iattaque ou d'incidence est un paramètre déterminant dans le calcul de la traînée et de la portance.
Avec Mecaflux standard
Le logiciel MECAFLUX vous propose 11 profils différents à divers angles d'incidences ou d'attaque :
Questions fréquentes
Quelle différence entre incidence, calage et assiette ?
L'incidence est l'angle entre la corde et le vent relatif : c'est elle qui fixe la portance. Le calage est l'angle entre la corde et l'axe de référence de l'engin (fuselage, coque, pale d'hélice) : il est fixé à la construction. L'assiette est l'angle entre cet axe et l'horizontale. Sur une hélice, l'incidence de chaque section résulte du calage (pas) et de la vitesse relative, composée de la vitesse d'avance et de la vitesse de rotation.
Qu'est-ce que le décrochage et à quel angle se produit-il ?
Au-delà d'une certaine incidence, l'écoulement n'arrive plus à suivre la courbure de l'extrados : la couche limite se décolle, une zone tourbillonnaire remplace la dépression qui portait l'aile, la portance s'effondre et la traînée augmente brutalement. L'angle critique vaut 12 à 16° pour la plupart des profils, 8° seulement pour une plaque plane, et diminue à faible nombre de Reynolds. Les dispositifs hypersustentateurs (volets, becs) le repoussent.
Quelle incidence choisir pour une aile, une dérive ou une hélice ?
Celle de la finesse maximale, entre 4 et 8° pour un profil classique, quand on cherche le meilleur rendement (croisière, planeur, hélice, éolienne) ; une incidence plus forte, proche du Cz maximal, quand il faut porter beaucoup à faible vitesse (décollage, dérive au près). On garde toujours une marge de 2 à 3° sous le décrochage, car les rafales et les variations de vitesse font varier l'incidence réelle.
Comment trouver l'incidence optimale du profil de mon aile, de ma dérive ou de mon hélice ?
Dans l'onglet traînée-portance de Mecaflux Standard, vous choisissez l'un des 11 profils, le fluide, la vitesse, la corde et l'envergure, puis vous faites varier l'incidence : le logiciel affiche portance, traînée et finesse pour chaque angle, avec le schéma du profil. Heliciel règle lui-même l'incidence de chaque élément de pale ou d'aile à la finesse maximale de son profil et en déduit la géométrie 3D de l'hélice ou de l'aile. Pour un projet à concevoir ou à améliorer, Mecaflux réalise l'étude de votre projet, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre cas.