NOTIONS THEORIQUES
LA FORCE AERODYNAMIQUE
ORIGINE
Cette force provient de la différence de pression entre l’intrados (côté amont) et l’extrados (côté aval) d’un profil placé au sein d’un écoulement laminaire, c’est à dire des différences de vitesse d’écoulement entre l’intrados et l’extrados.
Il résulte de ces phénomènes une force exercée sur le profil : c’est la force aérodynamique (dans l’air) ou force hydrodynamique (dans l’eau). Bien sûr, il ne s’agit pas en réalité d’une force unique mais plutôt d’un champ de forces, d’une infinité de petites forces agissant sur l’ensemble du profil. Ces forces atteignent leur plus grande valeur dans le tiers avant du profil.
L’écoulement laminaire sur une voile se traduit par une force développée sur l’extrados (dépression) trois à quatre fois supérieure à la poussée sur l’intrados (surpression). En écoulement turbulent, seule la poussée sur l’intrados reste significative et la force exercée sur la voile diminue donc nettement.
Décomposition de la force aérodynamique
La résultante de la force aérodynamique, représentée par un vecteur, se décompose en :
- une composante orientée dans le sens de la direction de l’air, la traînée ;
- et une composante orientée perpendiculairement à l’écoulement, la portance.
La force aérodynamique est sensiblement perpendiculaire à la corde du profil (droite fictive allant du bord d’attaque au bord de fuite). Elle s’exerce au centre de poussée vélique (CPV).
Dans l’eau se produit exactement le même phénomène. On parle alors de force hydrodynamique qui s’exerce au centre de carène (CC).
Applications :
Retenons que la résultante de la force aérodynamique s’exerce perpendiculairement à la bôme. Pour qu’il y ait déplacement vers l’avant, il faut que la poussée vélique (PV) soit orientée le plus possible vers l’avant, donc que la bôme soit maintenue le plus éloigné possible de l’axe de la coque.
Composante propulsive et composante de dérive
En voile, on préfère décomposer la force aérodynamique en deux forces :
- une force propulsive (FP), dirigée dans le sens de la marche du bateau ;
- une force de dérive (FD), perpendiculaire à l’axe du bateau.
Cela permet une représentation facile des forces aérodynamiques sur un bateau en route stable comme le montre ces trois dessins :
Au près :
- la FD est maximale,
- la FP est minimale.
Au largue :
- la FD diminue,
- la FP augmente.
Au vent arrière :
- la FD est nulle.