Avion : effet de sol

Depuis le début du vol habité, les pilotes ont réalisé que juste avant le toucher des roues, ils auraient soudainement l'impression que l'avion ne voulait pas descendre plus bas, et qu'il voulait juste continuer encore et encore. Cela est dû à l'air emprisonné entre l'aile et la surface d'atterrissage, comme s'il y avait un coussin d'air. Ce phénomène est appelé effet de sol.

Lorsqu'un aéronef en vol s'approche à plusieurs pieds de la surface, du sol ou de l'eau, un changement se produit dans le modèle d'écoulement tridimensionnel autour de l'aéronef car la composante verticale de l'écoulement d'air autour de l'aile est restreinte par la surface. Cela modifie les tourbillons ascendants, descendants et de bout d'aile de l'aile. L'effet de sol est donc dû à l'interférence de la surface du sol (ou de l'eau) avec les modèles de flux d'air autour de l'avion en vol. Alors que les caractéristiques aérodynamiques des empennages et du fuselage sont altérées par l'effet de sol, les principaux effets dus à la proximité du sol sont les modifications des caractéristiques aérodynamiques de l'aile. Lorsque l'aile rencontre l'effet de sol et est maintenue à un angle d'attaque constant, il y a une réduction conséquente des tourbillons ascendants, descendants et de bout d'aile. 

La traînée induite est le résultat du travail du profil aérodynamique pour soutenir l'avion, et une aile ou un rotor soulève l'avion simplement en accélérant une masse d'air vers le bas. Il est vrai qu'une pression réduite sur le dessus d'un profil aérodynamique est essentielle pour soulever, mais ce n'est qu'une des choses qui contribuent à l'effet global de pousser une masse d'air vers le bas. Plus il y a de downwash, plus l'aile pousse la masse d'air vers le bas. Aux angles d'attaque élevés, la quantité de traînée induite est élevée; comme cela correspond à des vitesses plus faibles en vol réel, on peut dire que la traînée induite prédomine à basse vitesse. Cependant, la réduction des tourbillons de bout d'aile due à l'effet de sol modifie la distribution de la portance dans le sens de l'envergure et réduit l'angle d'attaque induit et la traînée induite. Par conséquent, l'aile aura besoin d'un AOA inférieur en effet de sol pour produire le même CL.

L'effet de sol modifie également la poussée requise par rapport à la vitesse. Comme la traînée induite prédomine à basse vitesse, la réduction de la traînée induite due à l'effet de sol entraînera une réduction significative de la poussée nécessaire (parasite plus traînée induite) à basse vitesse. En raison du changement des tourbillons vers le haut, vers le bas et en bout d'aile, il peut y avoir une erreur de changement de position (installation) du système anémométrique associée à l'effet de sol. Dans la majorité des cas, l'effet de sol provoque une augmentation de la pression locale à la source statique et produit une indication plus faible de la vitesse anémométrique et de l'altitude. Ainsi, un aéronef peut décoller à une vitesse indiquée inférieure à celle normalement requise.

Pour que l'effet de sol soit d'une ampleur significative, l'aile doit être assez proche du sol. L'un des résultats directs de l'effet de sol est la variation de la traînée induite avec la hauteur de l'aile au-dessus du sol à un CL constant. Lorsque l'aile est à une hauteur égale à son envergure, la réduction de la traînée induite n'est que de 1,4 %. Cependant, lorsque l'aile est à une hauteur égale à un quart de son envergure, la réduction de la traînée induite est de 23,5 % et, lorsque l'aile est à une hauteur égale à un dixième de son envergure, la réduction de la traînée induite est de 47,6 %. . Ainsi, une réduction importante de la traînée induite n'a lieu que lorsque l'aile est très proche du sol. En raison de cette variation, l'effet de sol est le plus souvent reconnu lors du décollage pour le décollage ou juste avant le toucher des roues lors de l'atterrissage.

Pendant la phase de décollage du vol, l'effet de sol produit des relations importantes. Un aéronef quittant l'effet de sol après le décollage rencontre juste l'inverse d'un aéronef entrant en effet de sol lors de l'atterrissage. L'avion quittant l'effet de sol : 

• Exiger une augmentation de l'AOA pour maintenir le même CL 

• Faites l'expérience d'une augmentation de la traînée induite et de la poussée requise 

• Faites l'expérience d'une diminution de la stabilité et d'un changement de moment à cabrer 

• Faites l'expérience d'une réduction de la pression de source statique et d'une augmentation de la vitesse indiquée 

L'effet de sol doit être pris en compte lors des décollages et des atterrissages. Par exemple, si un pilote ne comprend pas la relation entre l'avion et l'effet de sol pendant le décollage, une situation dangereuse est possible car la vitesse de décollage recommandée peut ne pas être atteinte. En raison de la traînée réduite en effet de sol, l'avion peut sembler capable de décoller bien en dessous de la vitesse recommandée. Au fur et à mesure que l'avion sort de l'effet de sol avec un manque de vitesse, la plus grande traînée induite peut entraîner des performances de montée initiales marginales. Dans des conditions extrêmes, telles qu'une masse brute élevée, une altitude-densité élevée et une température élevée, un manque de vitesse anémométrique pendant le décollage peut permettre à l'aéronef de décoller mais être incapable de maintenir un vol hors effet de sol. Dans ce cas, 

Un pilote ne doit pas tenter de forcer un aéronef à décoller avec un manque de vitesse. La vitesse de décollage recommandée par le fabricant est nécessaire pour fournir une performance de montée initiale adéquate. Il est également important qu'une montée définitive soit établie avant qu'un pilote ne rentre le train d'atterrissage ou les volets. Ne rétractez jamais le train d'atterrissage ou les volets avant d'avoir établi un taux de montée positif et seulement après avoir atteint une altitude de sécurité.

Si, pendant la phase d'atterrissage du vol, l'aéronef est amené en effet de sol avec un AOA constant, l'aéronef subit une augmentation de CL et une réduction de la poussée requise, et un effet « flottant » peut se produire. En raison de la traînée réduite et de l'absence de décélération à la mise hors tension dans l'effet de sol, toute vitesse excessive au point d'arrondi peut entraîner une distance de « flottement » considérable. Lorsque l'avion s'approche du point de toucher des roues, l'effet de sol est le plus réalisé à des altitudes inférieures à l'envergure. Pendant les phases finales de l'approche lorsque l'avion se rapproche du sol, une réduction de puissance est nécessaire pour compenser l'augmentation de portance causée par l'effet de sol sinon l'avion aura tendance à monter au-dessus de la trajectoire de descente souhaitée (GP).