Etude Porte Avions

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Kérhyo
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Enregistré le : jeu. 19 juin 2014, 09:51

Etude Porte Avions

Message par Kérhyo »

Bonjour,

Dans le cadre d'une étude, je me suis intéressé à la différence existant entre un catapultage dit normal et un catapultage sur porte avions. En effet, un avion Rafale a besoin d'environ 400 mètres pour décoller alors qu'il n'en a besoin que de 75 sur un porte avions, grâce à l'élaboration de la catapulte à vapeur. De ce fait et pour étudier ce système, je me suis tout d'abord penché sur le modèle théorique, en modélisant l'avion et le piston qui le tire (présent dans un cylindre, dans lequel la vapeur est envoyée) simplement en un piston toujours dans le cylindre (j'ai affecté au piston la masse de l'avion). J'ai obtenu une équation différentielle et j'ai réalisé quelques calculs pour retrouver les dimensions qu'il me manquait.
Après ça, j'ai réalisé un modèle réduit de l'expérience. J'ai donc pris un tube en PVC transparent dans lequel je place un bouchon d'1,6g (il s'adapte bien a tube et je n'en ai pas trouvé de plus lourd du diamètre correspondant). A l'aide d'une pompe à air comprimé (par lequel je remplace la vapeur d'eau du porte avions), je propulse le bouchon et je mesure la vitesse en sortie grâce à des laser reliés à un oscilloscope.
J'obtiens alors une vitesse de 2,5m.s. En appliquant cependant l'équation différentielle obtenue pour le porte avions, à mon modèle réduit, je trouve 7780m.s...
J'en ai parlé à mon tuteur, et ne comprenant pas non plus cet écart, il m'a orienté vers une démarche scientifique en vue d'expliquer justement les différences existant entre un modèle et sa représentation à échelle réduite, comme c'est le cas pour moi.

La pression, que j'avais supposée constante, a été démontrée quasi constante : le problème ne vient pas de là.
Ensuite, les frottements qui étaient négligés dans mon expérience ont été rajoutés : j'ai mis des massettes sur le bouchon (dans le tube incliné à la verticale). J'ai trouvé une force de 0,2N. Cependant, je ne sais pas si cette considération suffit.
Ensuite, j'ai étudié le phénomène de surpression grâce à la loi de Bernoulli.

Désormais, je fais appel à vos neurones et votre savoir faire pour quelques questions qui me tracassent et que je n'arrive pas à résoudre.

Viscosité : J'aimerais étudier la différence de viscosité entre les deux modèles. Je considère de l'air comprimé, et de la vapeur d'eau est présente sur porte avions... La viscosité n'est pas la même. Existe t'il une équation ? J'ai trouvé les différents coefficients de viscosité mais je ne vois pas comment les exploiter. Je n'ai pas beaucoup d'expérience ni de connaissances en mécanique des fluides...
Pente : j'ai appris que la catapulte (et la piste ?) étaient inclinée sur le porte avions, tandis ce que je l'ai considérée droite. Y a t'il une façon d'inclure une équation de pente ou quelque chose dans le genre ?
Vent / frottements sur l'avion : j'ai lu que le porte avions, lors des opérations de vol, avance à contrevent de manière à ce que la vitesse relative de l'air soit maximale. Quelqu'un aurait une idée de la force du vent ? Y a t'il cette fois encore une équation qui permettrait de prendre en compte la force rajoutée par le vent (car dans mon expérience, il n'y a pas de vent évidemment, et le tube ne se déplace pas...). D'autre part, dans un souci de modélisation, l'avion est comme je le disais tout à l'heure, considéré comme étant dans le cylindre. Dans mon expérience, j'ai simplement le bouchon dans le tube. Il n'y a donc pas de frottements s'appliquant sur l'avion...

Je suis également en train d'étudier les lois d'échelles, mon tuteur étant doctorant en mathématiques et informatique.
Toutes ces questions cependant me poussent à m'en poser une autre : si j'arrive à inclure des équations etc pour rajouter les paramètres évoqués plus haut, cela ne va t'il pas augmenter ma vitesse théorique au lieu de la diminuer ? Après tout, ce n'est pas parce que c'est une valeur haute qu'elle est fausse... Peut être que ça me permettra d'expliquer pourquoi ma vitesse expérimentale est si faible !

J'espère avoir été assez clair sur le sujet de mon étude ainsi que sur mes questions. N'hésitez pas à me demander plus d'explications ou de précisions.

Merci beaucoup par avance, tout d'abord d'avoir pris la peine de lire, et enfin pour vos, j'espère, futures réponses.

Kérhyo.
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