aérodynamique是什么意思_aérodynamique的常见用法_近义词

词典释义

1. a. 空气动

学的

2. 流线型的
profil aérodynamique 流线型
carrosserie aérodynamique 流线型车身

— n.f.
空气动

学

当代法汉科技词典

aérodynamique adj. . f 空气动学[的]；气动的；风动的；流线型的

bateau à effet de surface à portance aérodynamique 气动升气垫船

bruit aérodynamique 气动噪[声、音]

carrosserie aérodynamique 流线型车身

effet aérodynamique 空气动效应

fenêtre aérodynamique 气动窗

interférence aérodynamique 气动干扰

magnéto aérodynamique f. 磁空气动学，磁气动学

missile aérodynamique 空气动导弹

portance aérodynamique 气动升

soufflerie aérodynamique 风洞

tunnel aérodynamique 风洞

短语搭配

frein aérodynamique气刹车

carrosserie aérodynamique流线型车身

profil aérodynamique流线型

lignes aérodynamiques流线型外形

balance aérodynamique空气动力天平

laboratoire aérodynamique空气动力实验室

enrayage aérodynamique空气动力制动

soufflerie aérodynamique风洞

tunnel aérodynamique风洞

interférence aérodynamique气动力干扰

原声例句

Et pour être aérodynamique, on lui dessine une silhouette fendant l'air avec des pneus très étroits et pas le moindre accessoire qui dépasse.

为了达到空气动力学的目的，它被设计成流线型，轮胎非常狭窄，而且没有任何突出的配件。

[un jour une question 每日一问]

Pour cela, elle doit être plus légère et plus aérodynamique, c'est-à-dire offrir peu de résistance à l'air.

为此，它必须更轻、更符合空气动力学，也就是说，空气阻力更小。

[un jour une question 每日一问]

Et puis on a construit des avions, qui ne battent pas des ailes, qui utilisent les lois de l'aérodynamique, mais qui n'ont pas le même fonctionnement que les oiseaux.

然后我们制造了飞机，它不会拍打翅膀，而是利用空气动力学定律，但功能与鸟类不同。

[科技生活]

Il y a le perfectionnement d'une technique, obtenu en general grâce à l'effort des chercheurs: on fait des circuits électroniques de plus en plus puissants, des centrales nucléaires de plus en plus grandes, des avions, des trains de plus en plus aérodynamiques.

首先是技术的完善，通过研究人员的努力去实现：比如电子电路越来越强大，核电站越来越大，飞机和火车越来越流线型。

[法语综合教程4]

Ce type de train aérodynamique est alimenté électriquement et propulsé par des moteurs très puissants.

这种类型的空气动力列车采用电力驱动，并由非常强大的发动机推动。

[Vraiment Top]

Harry regarda le numéro de fabrication gravé en chiffres d'or à l'extrémité du manche puis il promena son regard tout au long du balai jusqu'aux branches de bouleau aérodynamiques qui constituaient la queue de l'engin.

他的眼睛从飞天扫帚最上端的金色序号一直看到完全平滑、呈流线型的扫帚末稍。

[哈利·波特与阿兹卡班的囚徒 Harry Potter et le Prisonnier d'Azkaban]

Si je pouvais définir mon style en trois mots, ce serait : atypique, contemporain et aérodynamique.

如果我可以用三个词来定义我的风格，那就是：非典型、现代和空气动力学。

[美丽那点事儿]

M. Zolotukhin a déclaré que le nouveau système d'alerte antimissile de la Russie détecterait " non seulement les cibles ballistiques mais auss les cibles aérodynamique" .

佐洛图欣说，俄罗斯新的导弹预警系统将探测“不仅弹道目标，而且探测空气动力学目标”。

[CRI法语听力 2013年1月合集]

Et grâce à leurs formes aérodynamiques, elles retombent en douceur près ou loin de leur arbre tout en maximisant leur distribution au sol.

由于它们的空气动力学形状，它们在靠近或远离它们的轴时平稳落下，同时最大限度地在地面上分布。

[科技生活]

Les vols planés du Général de Goué ne sont pourtant pas aussi médiatisés que ceux d'Otto Lilienthal, qui près d'un siècle plus tard, aideront beaucoup plus à comprendre les notions de portance, de traînée et d'aérodynamique.

[硬核历史冷知识]

例句库

Depuis, des progrès considérables ont été faits dans le domaine des matériaux, d'où un accroissement des performances aérodynamiques, une diminution de poids.

自那时以来，相当大的进展，在领导一个在空气动力学性能，减轻重量增加材料领域。

La meilleure configuration: servo, conversion de fréquences, aérodynamique battre les couteaux, les trois axes lien.

伺服、变频、气动打刀、三轴联动。

Ils testent une formule aérodynamique très inspirée des F22 et F35 américains.

它只是受美国F22和F35启发的一个空气动力学测试模型。

Société est principalement engagée dans le projet sont les suivants: aérodynamique composants, le servo-moteur, électrovanne, PCB bord.

公司现主要经营项目为：气动元件、伺服电机、电磁阀、PCB板。

Les produits utilisant pur à 100% latex naturel importés de Thaïlande, l'usage de l'aérodynamique par injection de mousse.

产品采用100%纯天然泰国进口乳胶，运用空气动力学原理注塑发泡而成。

Réglable aérodynamique lune, en 2006, le brevet national des produits, toute la réglementation du poids des gâteaux, un grand nombre de fabricants de produits finis, semi-finis homologues.

可调式气动月饼，06年国家专利产品，任意调节月饼重量，大量供应厂家成品，同行半成品。

Les produits sont largement utilisés dans les micro-moteur, du matériel de bureau, des instruments et des mètres, et l'aérodynamique industrie Xiang Qi audience.

产品广泛应用于微特电机、办公设备、仪器仪表、讯响器及气动行业。

Par exemple, des programmes multigroupes complexes et des calculs aérodynamiques qui auparavant prenaient des heures sur les ordinateurs les plus rapides de l'époque (Cray-1) peuvent maintenant être exécutés sur un ordinateur personnel de 2 000 € dans le même laps de temps, voire plus rapidement, notamment lorsque celui-ci est connecté en réseau à d'autres ordinateurs.

例如，在当时最快的超级计算机（Cray-1）上曾用数小时进行的复杂多组程序和流体动力学计算目前在一台价值2000欧元的个人计算机上就能以同样的时间或更快地进行，特别是在与其他个人计算机联网时尤其如此。

La séparation aérodynamique nécessite moins d'étapes que la diffusion gazeuse pour obtenir des niveaux d'enrichissement comparables mais consomme encore beaucoup d'énergie et est généralement considérée comme peu compétitive sur le plan économique.

气体动力学分离法为实现浓缩比度所需的级联虽然比气体扩散法要少，但该法仍需要大量电能，因此一般被认为在经济上不具竞争力。

Question 1. Peut-on définir un objet aérospatial comme un objet capable à la fois de voyager dans l'espace extra-atmosphérique et d'utiliser ses propriétés aérodynamiques pour se maintenir pendant un certain temps dans l'espace aérien?

问题1. 是否可将航空航天物体界定为既可在外层空间中飞行又可利用自身空气动力特性在空气空间中保留一段时间的物体？

La première question du questionnaire, qui porte sur la définition des “objets aérospatiaux”, est “fermée”, puisque les États interrogés doivent indiquer si un objet aérospatial: a) est capable de voyager dans l'espace extra-atmosphérique; et b) utilise ses propriétés aérodynamiques pour se maintenir dans l'espace aérien.

调查表关于“航空航天物体”的定义的第一个问题是一个封闭性问题，因其要求答复者回答一个航空航天物体是否是一个如下的物体：(a)能够在外层空间中飞行；(b)使用其空气动力特性保留在空气空间中。

Si un régime totalement nouveau doit être défini, il faudra en premier lieu considérer les caractéristiques mentionnées dans la question et donc élaborer un régime fondé sur les caractéristiques fonctionnelles, les propriétés aérodynamiques, les techniques spatiales utilisées et les caractéristiques de conception.

如果拟制订一个全新的管理制度，主要的考虑必须是该问题本身所述的特点，即依据功能特点、空气动力特性、所使用的空间技术和设计特点而制订的管理制度。

Cette question aurait été plus facile à résoudre si la première question sur la définition des véhicules aérospatiaux avait été de nature juridique au lieu de chercher à définir ce type de véhicule par sa capacité à voyager dans l'espace extra-atmosphérique et à utiliser ses propriétés aérodynamiques pour voyager dans l'espace aérien.

如果关于航空航天器的定义的第一个问题属于法律性质，而不是试图通过其在外层空间中飞行的能力和使用空气动力特性在空气中飞行来定义航空航天器，则这一问题的解决将会更容易一些。

En raison de ses caractéristiques fonctionnelles, de ses propriétés aérodynamiques, de sa conception, etc., il est possible qu'un objet aérospatial entrant dans l'atmosphère après avoir effectué une mission pénètre dans l'espace aérien d'un autre État souverain.

航空航天物体由于其功能特点、空气动力特性、设计等等，有可能在履行飞行任务后进入大气层时进入另一个主权国家的空气空间。

Non, cette définition est trop restreinte. Il existe des objets aérospatiaux dont les propriétés aérodynamiques ne sont pas suffisantes pour les maintenir dans l'espace aérien.

不可以，该定义的局限性太强，因为有些航空航天物体的空气动力特性不足以使其保留在空气空间。

Si la définition proposée exclut clairement les objets d'origine naturelle, il conviendrait néanmoins de préciser qu'un “objet aérospatial” est un objet conçu pour voler dans l'espace extra-atmosphérique, qui, en vertu de ses propriétés aérodynamiques, voyage dans l'espace aérien uniquement pour atteindre l'espace extra-atmosphérique ou pour retourner sur Terre.

尽管提议的定义明确排除自然产生的物体，但应具体规定“航空航天物体”是设计在外层空间运行，由于其空气动力特性只能为到达外层空间或返回地球的目的穿越空气空间的物体。

La définition de l'expression “objet aérospatial” est acceptable car elle renvoie à un objet qui est capable de voyager dans l'espace extra-atmosphérique et d'utiliser ses propriétés aérodynamiques pour se maintenir pendant un certain temps dans l'espace aérien.

“航空航天物体”的定义可以接受，因为它指可在外层空间中飞行并可利用空气动力特性在空气空间中保留一段时间的物体。

On peut définir un objet spatial comme un objet capable d'aller dans l'espace extra-atmosphérique et de se maintenir dans l'espace aérien grâce à ses capacités aérodynamiques.

可将空间物体界定为可以飞行到外层空间并可利用自身空气动力性能留滞在空间的物体。

Afin de différencier les objets spatiaux en fonction de leurs spécifications techniques, de leurs caractéristiques aérodynamiques et de leurs utilisations technologiques liées à l'espace, la rédaction de règlements et de lois devra se faire au cas par cas.

为了根据空间物体的技术规格、空气动力特性和与空间有关的技术用途对其加以区分，需要起草针对每一种情况的规则和法律。

On peut définir un objet aérospatial comme un objet artificiel capable à la fois de se déplacer dans l'espace extra-atmosphérique et d'utiliser ses propriétés aérodynamiques pour traverser l'espace aérien avec l'objectif unique d'aller dans l'espace extra-atmosphérique ou d'en revenir (il s'agit aussi d'un objet qui peut être lancé et traverser de manière inoffensive, rapide et ininterrompue l'espace aérien pour aller dans l'espace extra-atmosphérique et en revenir).

可将航空航天物体界定为为了唯一一个目的——到达外层空间或从外层空间返回而可在外层空间中飞行又可利用自身空气动力特性在空气空间中飞行的人造空间物体（该物体也是可以发射和无害、迅速并且不间断地飞过空气空间和到达外层空间或从外层空间返回的物体）。

法语百科

L'aérodynamique () est une branche de la dynamique des fluides qui porte principalement sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets sur des éléments solides qu’ils environnent. L'aérodynamisme (terme non scientifique) qualifie l'apparence d'un corps en mouvement dans l’air et sa résistance à l'avancement.

L'aérodynamique s'applique aux véhicules en mouvement dans l'air (aérodynes, automobiles, trains), aux systèmes de propulsion (hélices, rotors, turbines, turboréacteurs), aux installations fixes dans un air en mouvement subissant les effets du vent (bâtiments, tours, ponts) ou destinés à la production d'énergie (éoliennes), aux systèmes mécaniques transformant une énergie aérodynamique en énergie mécanique et vice-versa (turbines, compresseurs).

Exemple de test aérodynamique sur une voiture, ici une Ford Flex.

Quelques profils et leur trainée aérodynamique

aérodynamique de deux formes de carrosseries

Types d’aérodynamique

Le champ d’études peut se subdiviser en aérodynamique incompressible et compressible en fonction du nombre de Mach, c'est-à-dire en fonction du rapport entre la vitesse de l'écoulement et celle du son.

L’aérodynamique incompressible concerne les écoulements pour lesquels le nombre de Mach est inférieur à 0,3 environ, ce qui autorise certaines hypothèses simplificatrices.

L’aérodynamique compressible quant à elle se subdivise en aérodynamique : subsonique à Mach compris entre 0,3 et le Mach critique, ce qui correspond à une vitesse d'écoulement localement supérieure à la vitesse du son ; transsonique à Mach compris entre le Mach critique et 1 ; supersonique à Mach entre 1 et 5 et hypersonique au-delà.

subsonique à Mach compris entre 0,3 et le Mach critique, ce qui correspond à une vitesse d'écoulement localement supérieure à la vitesse du son ;

transsonique à Mach compris entre le Mach critique et 1 ;

supersonique à Mach entre 1 et 5 et hypersonique au-delà.

Modèle mathématique

L'aérodynamique est une science qui fait partie de la mécanique des fluides, appliquée au cas particulier de l'air. À ce titre, les modèles mathématiques qui s'appliquent sont :

les équations de Navier-Stokes lorsque les effets visqueux ne sont pas négligeables. Le paramètre principal quantifiant ces effets est le nombre de Reynolds ;

les équations d'Euler ou de fluide parfait, lorsque les effets visqueux sont négligeables ;

l'équation d'état du gaz (modèle du gaz parfait pour l'air).

Efforts aérodynamiques

Forces

Le champ de pression s'exerçant sur un obstacle induit globalement un torseur d'efforts où l'on considère généralement :

une force de traînée Fx, parallèle à la direction moyenne de l'écoulement ; une force de dérive Fy, perpendiculaire à la direction moyenne de l'écoulement, dans le plan horizontal ; une force de portance Fz, perpendiculaire à la direction moyenne de l'écoulement, dans le plan vertical.

L'expression de la force est de la forme générale :

F = q \times S \times C

q étant la pression dynamique,

d'où : $F = \frac12 \times \rho \times V^2\times S \times C$

(rhô) = masse volumique de l'air ( varie avec la température et la pression) ;

S = surface de référence ;

C = coefficient aérodynamique ;

V = Vitesse de déplacement.

Surface de référence

Définition de la surface de référence :

pour une surface portante généralement bien profilée, S est la surface projetée dans le plan horizontal (ou dans le plan vertical pour un empennage vertical ou une dérive),

pour un objet à forte traînée de forme (traînée de pression) comme une automobile, dont le Cx est 5 à 8 fois celui d'un fuselage d'avion, on utilise plutôt le maître-couple ou la surface frontale,

pour un objet à faible traînée de forme comme un fuselage d'avion, on utilise le maître-couple (la surface frontale) ou la surface mouillée.

Coefficients

Les coefficients aérodynamiques sont des coefficients adimensionnels servant à quantifier les forces en x, y, z :

Cx : le coefficient de traînée ;

Cy : le coefficient de portance latérale ;

Cz : le coefficient de portance.

Dans la littérature anglo-saxonne le coefficient C_x est désigné par C_d (drag) et C_z par C_l (lift) la portance. Dans la littérature allemande, C_x et C_z sont désignés respectivement par C_w (Widerstand) et C_a (Achsauftrieb). Les coefficients C_x, C_y et C_z sont sans dimension (ils n'ont pas d’unité).

Les forces étant calculées ou mesurées expérimentalement (en soufflerie), les coefficients sont déterminés en posant

C_{x,y,z} = \frac{F_{x,y,z}} {\frac{1}{2} \times \rho \times V^2\times S}

avec :

S : surface de référence

V : vitesse relative du vent.

La traînée

Le coefficient de traînée est le rapport : traînée / (surface de référence × pression dynamique).

En aviation, le coefficient de résistance est désigné par le coefficient de traînée, rapporté dans le cas de l'aile à sa surface projetée. La traînée totale est la somme de la traînée parasite (non liée à la portance) et de la traînée induite par la portance. On peut quantifier la traînée totale :

par un coefficient global rapporté à la surface projetée de l'aile ou à la surface mouillée totale de l'avion,

par une "surface de traînée équivalente" ou "surface de plaque plane" qui aurait un Cx = 1. C'est l'équivalent du produit S.Cx pour une automobile :

En aérodynamique automobile, connaître le Cx n’est pas suffisant, il est nécessaire de connaître aussi la surface frontale du véhicule. Dans un bilan de traînées comparées, on utilise le produit S . Cx. On obtient une "surface de traînée" équivalente qui aurait un Cx = 1.

la force de traînée est : ρair : masse volumique de l’air (1,225 kg/m à 15 °C au niveau de la mer) V : vitesse de déplacement (en m/s) S : surface de référence (surface projetée, surface mouillée, maître couple) Cx : coefficient de traînée

ρair : masse volumique de l’air (1,225 kg/m à 15 °C au niveau de la mer)

V : vitesse de déplacement (en m/s)

S : surface de référence (surface projetée, surface mouillée, maître couple)

Cx : coefficient de traînée

L'équation fondamentale permet de calculer cette force de traînée :

la masse d'air concernée est (à un coefficient caractéristique près) : $m = \rho_{air}\times S \times V \times T$
l'accélération est (à un autre coefficient caractéristique près) : $a = \frac{1}{2} \times \frac{V}{T}$
La force de traînée est : $F_x = \frac{1}{2} \times \rho_{air}\times V^2\times S \times C_x$

La portance

L’équation de la portance est similaire à celle de la traînée avec C_x remplacé par C_z ou bien C_y pour une portance latérale, d'où :

F=\frac12 \times \rho \times V^2 \times S \times C_z

Rapport Portance / Traînée

La finesse d'une aile est définie par son rapport portance/traînée Cx / Cy.

Bilan des traînées et Puissance de vol

Nous considérerons ici seulement l’aérodynamique en régime subsonique à petit Nombre de Mach (avec peu ou pas d'effets dus à la compressibilité de l'air). La connaissance des forces agissant sur un avion permet d’en déduire le comportement dans les différentes phases du vol.

La traînée totale

En aérodynamique, il est d’usage de décomposer la traînée totale d’un avion en trois grandes catégories :

la traînée induite (par la portance)

la traînée parasite que l’on décompose elle-même en : traînée de frottement traînée de forme ou traînée de pression traînée d’interférence

traînée de frottement

traînée de forme ou traînée de pression

traînée d’interférence

la traînée de compressibilité, ou traînée d'onde.

Cette multiplicité de dénomination est un découpage analytique visant à mettre en avant la contribution à la traînée de tel ou tel phénomène aérodynamique. Par exemple, la traînée induite renvoie à l'énergie induite par la portance de l'aile. La traînée d'onde renvoie à l'énergie dissipée au niveau de l'onde de choc.

En conséquence, Il convient de garder en mémoire qu'en termes physiques, seuls deux mécanismes contribuent à la traînée : le bilan de pression et le frottement pariétal (tangentiel). Ainsi, si on considère un élément de surface élémentaire de l'avion au point muni d'une normale et d'une tangente , l'effort élémentaire sur cette surface s'écrit :

\tilde{F}= (p(M) \tilde{n} + T_{w}\tilde{t}) dS

On voit que si on connaît en tout point de la surface de l'avion la pression $p(M)$ et le frottement $T_{w}(M)$ , on est en mesure d'exprimer l'ensemble des efforts aérodynamiques s'exerçant sur celui-ci. Pour ce faire, il suffit d'intégrer $\tilde{F}$ sur toute la surface de l'avion. En particulier, la traînée s'obtient en projetant $\tilde{F}$ sur un vecteur unitaire $\tilde{u}$ opposé à la vitesse de l'avion. On obtient alors :

F=\int_{S}\tilde{F}.\tilde{u}=\int_{S} p(M)\tilde{n}.\tilde{u}dS + \int_{S} T_{w}\tilde{t}.\tilde{u}dS

Dans cette expression de la traînée, le premier terme donne la contribution de la pression. C'est dans ce terme qu'intervient, via une altération du champ de pression, la traînée induite et la traînée d'onde. Le seconde terme regroupe la traînée de frottement, due au phénomène de couche limite liée à la viscosité de l'air.

Traînée induite

L'expression complète est traînée induite par la portance. Elle est causée par tout ce qui crée de la portance, proportionnelle au carré du coefficient de portance (Cz en français, Cl en anglais), et inversement proportionnelle à l'allongement effectif de l'aile. La traînée induite minimale est obtenue en théorie par une distribution de portance en envergure de forme elliptique. Cette distribution est obtenue en jouant sur la forme en plan de l'aile et sur son vrillage (variation du calage des profils en envergure).

Calcul de la résistance induite R_i :

$R_i = \frac{1}{2} \rho V^2 S C_i$

avec S surface de référence et C_i coefficient de traînée induite :

$C_i = C_z^2 / ( \pi \lambda e)$

avec λ = allongement effectif de l'aile (allongement géométrique corrigé) et e = Oswald factor, inférieur à 1 (valeur variable, environ 0,75 à 0.85), pour tenir compte d'une répartition de portance en envergure non optimale.

La traînée induite est maximale à Cz élevé, donc à basse vitesse et/ou à haute altitude (jusqu’à plus de 50 % de la traînée totale). Le mécanisme de la traînée induite a été théorisé par Ludwig Prandtl (1918) de la manière suivante : Pour avoir une portance, il faut une surpression relative à l’intrados de l’aile et/ou une dépression relative à l’extrados de l’aile. Sous l'effet de cette différence de pression, l’air passe directement de l’intrados à l’extrados en contournant l'extrémité de l'aile. Il en résulte que, sous l’intrados, le flux d’air général se trouve dévié latéralement vers l’extrémité de l’aile, et que sur l’extrados le flux d’air se trouve dévié vers le centre de l’aile. Lorsque les flux respectifs de l’intrados et de l’extrados finissent par se rejoindre au bord de fuite de l’aile, leurs directions divergent, ce qui cause à la fois la traînée induite et des tourbillons en arrière du bord de fuite.

La puissance de ces tourbillons est maximale à l’extrémité de l’aile (tourbillons marginaux). L'énergie invisible contenue dans ces masses d'air en rotation constitue un danger pour la navigation aérienne. Elle impose une distance de séparation minimale entre avions, spécialement pour des avions légers suivant des avions de ligne.

La traînée induite est une composante importante de la traînée totale, notamment aux basses vitesses (forts coefficients de portance, et de même pour les voiles de bateaux). Réduire la traînée induite à une vitesse donnée suppose de diminuer le Cz de vol (diminuer la charge alaire), augmenter l'allongement effectif et répartir la portance en envergure de façon optimale (répartition elliptique).

Pour diminuer la traînée induite :

les planeurs ont des ailes à grand allongement,

les extrémités d’ailes d'avions de ligne peuvent porter des ailettes ou winglets qui augmentent l'allongement effectif et peuvent récupérer une partie de l’énergie du tourbillon marginal (vortex).

les avions rapides ont des ailes dont la forme en plan et le vrillage des profils donnent une répartition de portance proche de l'ellipse : soit un trapèze d'effilement voisin de 0.5. Les avions de ligne qui volent à Mach élevé (0.85) présentent un effilement supérieur, de l'ordre de 0.3, à cause de l'angle de flèche des ailes (environ 25-30°) qui a pour effet de surcharger les extrémités de la voilure. soit une ellipse comme l'aile du Spitfire. Il semble néanmoins que le plan en ellipse n'amène pas d'avantage vraiment significatif ; il n'a pas été repris depuis.

soit un trapèze d'effilement voisin de 0.5. Les avions de ligne qui volent à Mach élevé (0.85) présentent un effilement supérieur, de l'ordre de 0.3, à cause de l'angle de flèche des ailes (environ 25-30°) qui a pour effet de surcharger les extrémités de la voilure.

soit une ellipse comme l'aile du Spitfire. Il semble néanmoins que le plan en ellipse n'amène pas d'avantage vraiment significatif ; il n'a pas été repris depuis.

Traînée de frottement

Dans l’écoulement d’un fluide sur une surface on constate au voisinage immédiat de la surface un ralentissement du fluide. L’épaisseur où le fluide est ralenti s’appelle la couche limite. Dans la couche limite les molécules d'air sont ralenties, ce qui se traduit en une perte d'énergie qui doit être compensée par l’énergie fournie par la propulsion de l’avion.

Nombre de Reynolds (à développer) avec

V

: vitesse en m/s

L

: longueur du corps ou corde du profil en m,

\nu

: viscosité cinématique du fluide (varie avec la température, environ 15.6 10 à 25 °C pour l'air).

Traînée de forme

La résistance aérodynamique d’un objet dépend de sa forme. Si l’on compare les traînées d'un disque perpendiculaire à l'écoulement, d'une sphère de même diamètre et d'une forme profilée également de même diamètre (présentant la forme dite de façon abusive "en goutte d’eau"), on constate que la sphère suscite 50 % de la résistance du disque, et la "goutte d’eau" à peine 5 % de la résistance de ce même disque. La traînée de forme est minimale quand l'écoulement n'est pas décollé. Les variations de section brutales du corps amènent des décollements, de la turbulence et donc de la traînée. Afin de réduire les décollements et la turbulence, il faut "profiler" le corps.

Traînée de profil

Le coefficient de traînée d'un profil, valable pour une incidence, un allongement, un Nombre de Reynolds et un état de surface (rugosité) donnés, est la somme de la traînée de frottement et de la traînée de forme (décollements). Un corps bien profilé a une composante de traînée de forme nettement plus faible que sa traînée de frottement; son coefficient de traînée est alors rapporté à sa surface mouillée ou à sa surface en plan. Les avions les mieux profilés (les planeurs) ont un coefficient de traînée global rapporté à leur surface mouillée à peine supérieur au coefficient de frottement d'une plaque plane de même surface. Un corps mal profilé a une composante de traînée de forme nettement plus forte que sa traînée de frottement; son coefficient de traînée Cx est alors rapporté à sa surface frontale S (le produit S.Cx donnant la "surface de traînée" en automobile).

Traînée d’interférence

La distribution de portance en envergure est localement perturbée par la présence du fuselage ou des nacelles moteurs. Elle présente en général des pics (aux emplantures d'ailes) et un creux (au niveau du fuselage, entre ces deux pics).

Traînée de compressibilité

C'est une traînée rencontrée lorsque la vitesse d'écoulement impose une variation de densité au fluide, comme les ondes de chocs en aérodynamique transsonique et supersonique.

La puissance totale de vol

La puissance de vol est le produit de la somme des traînées par la vitesse :

P = R_{tot} V

La traînée totale étant :

R_{tot} = q \times S \times C_x

avec la pression dynamique :

q = \frac{1}{2} \times \rho_{air}\times V^2

La puissance résistante (l'énergie dépensée par unité de temps) est :

P = R_{tot} \times V = \frac{1}{2} \times \rho_{air}\times V^3 \times S \times C_x

avec P en watts, Rtot en newtons et V en m/s, ρair étant la masse volumique de l'air en kg/m3 Cx étant le coefficient de traînée totale rapporté à la surface portante S en m

Puissance minimale de vol

La traînée de frottement varie (et augmente) à peu de choses près (influence du Reynolds) avec le carré de la vitesse. Par contre la traînée induite diminue avec la vitesse et tend vers zéro à très grande vitesse. Il existe une vitesse, supérieure à la vitesse de décrochage mais inférieure à la vitesse de finesse max, où la puissance de vol est minimale. Cette vitesse est celle du taux de chute minimum pour un planeur.

Les termes de l’aérodynamique de l’aile

Termes géométriques

Allongement L’allongement d'une surface portante, sur un aérodyne à voilure fixe (non tournante), est le rapport entre l’envergure et la "corde moyenne" ; c'est aussi le rapport du carré de l'envergure à la surface. C’est une caractéristique essentielle pour la finesse. Plus l’allongement est grand, plus la finesse de l’aile est grande (plus l’angle de plané est faible). La pente de portance dépend de l'allongement. Angle de calage Angle formé par la corde de l’aile et l’axe de référence du fuselage. Angle d’incidence Angle formé par la corde de profil de l’aile et le vecteur vitesse, aussi appelé angle d’attaque. Bord d’attaque Dans le sens de l'écoulement, c'est la partie avant du profil. Il est généralement de forme arrondie, de rayon plus important sur les machines subsoniques et plus fin sur les machines supersoniques. Bord de fuite Dans le sens de l'écoulement, c'est la partie arrière et amincie du profil. Corde de profil C'est le segment de droite reliant le bord d’attaque au bord de fuite (voir aussi profil). Dièdre (voir dièdre (avion)) Effilement c'est le rapport de la corde d'extrémité sur la corde d'emplanture; il peut être égal à 1 (aile dite "à corde constante") ou inférieur à 1 (aile trapézoïdale "effilée"). Emplanture Partie de l’aile en contact avec le fuselage. Envergure Distance entre les deux bouts d’aile. Épaisseur relative Rapport de l'épaisseur (distance maximum entre intrados et extrados) à la corde du profil. Extrados Surface supérieure de l’aile ou du profil. Intrados Surface inférieure de l’aile ou du profil. Hypersustentateurs Les dispositifs hypersustentateurs sont le plus souvent des surfaces mobiles dont la fonction est de modifier la courbure de profil de l’aile afin d’en augmenter la portance. Ils sont généralement constitués de becs de bord d’attaque et de volets de courbure disposés au bord de fuite. Le bec de bord d’attaque prolonge vers l’avant et vers le bas la courbure du profil pour augmenter l'incidence maximale et donc la portance maximale du profil. Les volets de courbure sont braqués vers le bas pour augmenter la portance, mais cela augmente aussi la traînée aérodynamique (cet effet de freinage est recherché à l'atterrissage, mais pas au décollage). Ils sont utilisés pour les phases de vol à basse vitesse (décollage, atterrissage, ravitaillement en vol d'un chasseur à réaction supersonique par un avion ravitailleur subsonique). Les volets de courbure sont parfois braqués vers le haut à vitesse élevée pour réduire et adapter la cambrure (courbure) du profil au Cz de vol, ce qui réduit légèrement la traînée (planeurs). Il existe d'autres dispositifs hypersustentateurs faisant appel au contrôle de l'écoulement : soufflage, aspiration de la couche limite. Le souffle des hélices augmente de façon très importante la portance des surfaces placées derrière elles. Profil voir profil (aéronautique). Saumon Carénage de forme variable, le plus souvent arrondi, disposé à l'extrémité de l’aile. Une aile peut cependant être coupée net, sans présenter de saumon. Surface alaire C’est la surface projetée de l’aile dans le plan horizontal, y compris la surface incluse dans le fuselage. Winglet Ce sont des extensions généralement verticales fixées à l’extrémité de l’aile dans le but d’augmenter l'envergure efficace de l’aile (et donc son allongement effectif) pour diminuer la traînée induite par la portance. Correctement installés, les winglets peuvent récupérer une partie de l'énergie dissipée dans les tourbillons marginaux.

Termes aérodynamiques

Angle de plané Angle compris entre l’horizontale et la trajectoire (descendante). Couche limite Couche d’air au contact de la surface de l’aile. Les particules au voisinage immédiat de l’aile sont dotées d’une vitesse propre inférieure à celles situées dans la couche plus externe. Des études récentes (référence?) montrent que dans ce cadre la traînée aérodynamique d'une surface très finement striée peut être inférieure à celle d'une surface lisse. Décrochage du profil Lorsque, à vitesse constante du fluide on accroît la valeur de l'angle d'incidence, la portance générée par le profil augmente, passe par un maximum (entre 15 et 18 degrés, approx.) et diminue plus ou moins brutalement. Les caractéristiques de ce phénomène dépendent du profil considéré, de l'allongement de la surface et des conditions de l'écoulement (nombre de Reynolds, nombre de Mach, état de la couche-limite). Décrochage de l'aile Le décrochage commence localement à l'endroit le plus chargé aérodynamiquement, et s'étend plus ou moins brusquement à toute la surface de l'aile. L'asymétrie du décrochage (qui peut amener une perte de contrôle en roulis) est plus dangereuse que le décrochage lui-même. Finesse Rapport entre la portance et la traînée. C'est aussi le rapport de la vitesse horizontale sur la vitesse de chute : pour un appareil volant à 180 km/h (soit 50 m/s) et une vitesse de chute de 5 m/s la valeur du rapport est de 10. C'est aussi le rapport entre la distance parcourue et la perte d'altitude : pour une finesse de 10, quand l'avion parcourt 10 m, il descend de 1 m. La finesse maximale ne dépend pas du poids mais du coefficient de portance et donc de l'incidence de l’aile. La vitesse de finesse maximale augmente avec le poids pour un même avion. Moments aérodynamiques Ce sont les couples qui s’appliquent sur les trois axes d'un aéronef. On distingue les moments de tangage, de roulis et de lacet. Nombre de Reynolds Nombre sans dimension représentant le ratio entre les forces d'inerties et les forces visqueuses. Pour une viscosité et une géométrie données il sert à déterminer la transition théorique entre un écoulement laminaire et un écoulement turbulent. Étude de la NASA sur les tourbillons créés par les extrémités de voilure qui a montré l'évolution de nuages de fumées dans le sillage d'un avion, illustrant ainsi leur taille et leur puissance. Portance Force perpendiculaire au flux de l’air et orientée vers l’extrados (surface extérieure de l’aile située sur le dessus). Pour comprendre la portance, il faut se remémorer nos cours de physique newtonienne. Tout corps au repos reste au repos, et tout corps animé d’un mouvement continu rectiligne conserve cette quantité de mouvement jusqu’à ce qu’il soit soumis à l’application d’une force extérieure. Si l’on observe une déviation dans le flux de l’air, ou si l’air à l’origine au repos est accéléré, alors une force y a été imprimée. La physique newtonienne stipule que pour chaque action il existe une réaction opposée de force égale. Ainsi, pour générer une portance, l’aile doit créer une action sur l’air qui génère une réaction appelée portance. Cette portance est égale à la modification de la quantité de mouvement de l’air qu’elle dévie vers le bas. La quantité de mouvement est le produit de la masse par la vitesse. La portance d’une aile est donc proportionnelle à la quantité d’air dévié vers le bas multipliée par la vitesse verticale de cet air. Pour obtenir plus de portance, l’aile peut soit dévier plus d’air, soit augmenter la vitesse verticale de cet air. Cette vitesse verticale derrière l’aile est le flux descendant. Tourbillon marginal Tourbillon présent à l'extrémité d'une surface portante, généré par la différence de pression entre l’intrados et l’extrados. Ce tourbillon peut être très marqué dans le cas d'une aile à faible allongement et à forte incidence (aile delta, Concorde au décollage). Une partie de l'énergie dissipée dans ce tourbillon peut être récupérée en prolongeant l'aile par des ailettes spécifiques appelées winglets. Traînée La traînée aérodynamique est la résultante des forces qui s’opposent au mouvement d’un mobile dans un gaz; c’est la résistance à l’avancement. Elle s’exerce dans la direction opposée à la vitesse du mobile et s’accroît avec le carré de la vitesse, excepté pour la composante de traînée induite par la portance qui diminue avec la vitesse.

Ordre de grandeur : la traînée aérodynamique est de l'ordre de : 2 à 3 % de la portance pour un planeur de compétition (finesse 50), 5 % pour un avion de ligne récent ou pour un moto-planeur (finesse 20), 7 à 12 % pour un avion léger (finesse 14 à 8), 12 % jusqu'à 20 à 25 % pour une machine à faible allongement (Concorde) ou peu profilée (ULM pendulaire).

2 à 3 % de la portance pour un planeur de compétition (finesse 50),

5 % pour un avion de ligne récent ou pour un moto-planeur (finesse 20),

7 à 12 % pour un avion léger (finesse 14 à 8),

12 % jusqu'à 20 à 25 % pour une machine à faible allongement (Concorde) ou peu profilée (ULM pendulaire).

À vitesse constante, la traînée est équilibrée par une force propulsive (avion à moteur) ou par une perte d’énergie potentielle (perte d'altitude dans le cas d'un planeur).

Actions du vent sur les ouvrages

Plus le vent relatif est fort, plus forte est la pression s'exerçant sur les ouvrages et les matériaux composants l'avion. Des termes correctifs doivent donc être ajoutés aux paramètres des équations, dans la mesure où le vent ne brise aucun matériel.

Aérodynamique en soufflerie

Voir Soufflerie

Aérodynamique numérique

Les essais en soufflerie sont le plus souvent inaccessibles aux particuliers de par leur coût très élevé. Depuis les années 1980, plusieurs logiciels ont été développés permettant de traiter numériquement l'aérodynamique de corps fuselés (en écoulement peu ou pas décollé) et sont maintenant disponibles sur Internet. La puissance de calcul croissante des ordinateurs personnels depuis les années 1990 a rendu la plupart de ces logiciels facilement exploitables, avec des temps de calcul très courts.

Bibliothèque de profils

Il existe un très grand nombre de profils, généralement classés par famille, comme les profils NACA. On trouve la plupart de ces profils, avec leurs coordonnées, sur le site suivant :

UIUC Airfoil Coordinates Database - Version 2.0 (plus de 1550 profils). UIUC = University of Illinois at Urbana-Champaign

L'utilitaire suivant permet de convertir un fichier de profil à divers formats (Selig, dxf, Xfoil, etc.) :

ConCord (Conversion of airfoil Coordinates),

Logiciels 2D

Un modèle du NASA X-43 Scramjet, (véhicule hypersonique volant à Mach 7), généré par ordinateur en utilisant un code de Mécanique des Fluides Numérique

Un logiciel de profil 2D analyse un profil d'aile d'allongement infini; les caractéristiques calculées, notamment la pente de portance, sont différentes de celles d'une aile d'allongement fini. Mis à part les programmes "Profile" de R. Eppler, Javafoil et Profoil, la plupart reprennent le logiciel Xfoil établi par Mark Drela du MIT aux États-Unis.

Profile, établi par Richard Eppler de l'Université de Stuttgart, en Allemagne. Ce logiciel présenté en 1980 est disponible sur le serveur de la Nasa à la référence TM 80210 "A Computer Program for the Design and Analysis of Low Speed Airfoils". Une version modifiée a été écrite par l'aérodynamicien américain John Roncz en 1990. Extrait de ce site (Public Domain Areonautical Software): "Although this program is of great historical importance and one still finds current papers that refer to calculations made with PROFILE, it is not the program of choice for someone learning about airfoil plus boundary layer calculations. I would recommend Xfoil for today's students."

Javafoil, écrit par Martin Hepperle, sur la base du code Eppler. Le programme est un "applet" utilisant le langage "Java"; le programme n'étant pas chargé sur l'ordinateur de l'utilisateur. Depuis 2002, ce logiciel peut prendre en compte un profil "multi-éléments" (profils disposés en cascade) ainsi que l'effet de sol. Comme dans le code Eppler, les décollements laminaires localisés (laminar separation bubble) ne sont pas pris en compte, ce qui affecte les résultats surtout aux petits nombres de Reynolds (moins de un million).

Profoil, écrit par Michael S. Selig (UIUC, Applied Aerodynamics Group, University of Illinois, USA) à partir de 1991, sur la base du code Eppler. La dernière version Profoil-WWW (V1.1) établie en 1997 est disponible sur le web depuis 2005, sous forme de pages html (les calculs sont effectués par le serveur; il n'existe pas de version pour PC autonome). Profoil est étudié pour créer un profil en utilisant la méthode dite "inverse" : on part d'une distribution de vitesses souhaitée pour créer le profil, alors que la méthode classique (dite "directe") part d'un profil existant et calcule la distribution des vitesses le long du profil. Profoil ne dispose pas d'outils pour analyser le profil créé, ce qui implique d'utiliser d'autres logiciels.

Xfoil, écrit par Mark Drela à partir de 1986, est un logiciel libre dont la dernière version 6.97 a été publiée en avril 2008. Xfoil calcule l'écoulement sur un profil en 2D (allongement infini). L'écoulement peut être choisi de type parfait ou visqueux, avec dans ce cas la prise en compte d'une couche limite conforme à la réalité et le calcul de l'emplacement de la transition laminaire-turbulent qui est essentiel pour établir le coefficient de traînée. Xfoil permet de travailler en méthode directe ou en méthode inverse. En méthode directe, on étudie les pressions d'un profil donné. En méthode inverse, le profil est défini à partir d'une distribution de pression donnée. Cette méthode permet aussi de modifier localement ou de "lisser" un profil dont la distribution de pression ne varie pas régulièrement).

Fichier de profil. La saisie du fichier de profil demande de respecter certaines règles, notamment une bonne définition géométrique au bord d'attaque (densité des points et régularité de la variation de courbure), notamment pour les profils minces à bord d'attaque pointu. Les profils disponibles sur Internet (NASG ou UIUC database) manquent souvent de définition au niveau du bord d'attaque, ce qui peut faire planter le calcul, les itérations d'équilibre ne convergeant pas. Ceci peut être corrigé (mais pas toujours) par un lissage manuel ou mathématique dans Xfoil ou par un lissage graphique, en utilisant un outil de dessin externe gérant les rayons de courbure (curve radius dans Rhino par exemple).

Volets. Le profil étudié peut être cambré localement (déflexion d'une partie de la surface), mais reste monoprofil. Xfoil ne traite pas les configurations multi-profils dites "multi éléments" comme les profils équipés de becs de bord d'attaque et de volets à fente. Les polaires obtenues sont valable pour un allongement infini, et doivent être corrigées pour une application réelle à allongement fini.

Validité. La pente de portance (relation Cz / incidence) calculée est légèrement supérieure à celle donnée par les essais en soufflerie. Le niveau de coefficient de traînée calculé est le plus souvent inférieur de 15 à 20 % à celui donné par les essais en soufflerie. Les conditions d'écoulement en soufflerie sont inévitablement plus ou moins turbulentes, notamment dans le cas des anciennes souffleries (essais NACA), ce qui augmente la traînée mesurée (la transition turbulente est plus avancée). Des mesures visuelles en vol portant sur l'emplacement de la transition ont confirmé les calculs faits avec Xfoil.

Méthode inverse. Un coefficient de portance étant fixé, on agit graphiquement sur la distribution de vitesses affichée, ce qui modifie le profil initial. Cette méthode permet de "lisser" un profil présentant des irrégularités locales et d'optimiser les performances en façonnant le champ de pression en accord avec les transitions laminaire/turbulent.

Il existe un forum de discussion Xfoil en anglais, dans Yahoo Groups.

Glider3d, Profili2 et Mecaflux, sont basés sur Xfoil, dans une interface Windows.

Logiciels 2D/3D

Ces logiciels sont basés sur Xfoil (2D) en rajoutant une prise en compte des effets d'une envergure finie (3D).

MIAreX traite la portance non linéaire selon le modèle LLT (Lifting Line Theory). Il est limité à l'étude de l'aile seule; les effets de dièdre et de flèche sont ignorés.

XFLR5 ajoute des possibilités 3D dans une interface Windows. Ce logiciel permet d'étudier le comportement des profils et des ailes. Il reprend les développements 3D en mode "ligne portante non-linéaire" prototypés dans MIAReX.

Logiciels 3D

AVL (Athena Vortex Lattice) est un logiciel libre qui a été écrit et développé à partir de 1988 par Harold Youngren et Mark Drela, et porté sur Windows en 2004 (AVL 3.26).

AVL calcule l'équilibre, la portance et la traînée induite d'une configuration complète en 3D présentant plusieurs surfaces portantes. Les parties mobiles (volets, ailerons, etc.) sont définies par une déformation de la ligne moyenne du profil. À la différence d'Xfoil, le calcul considère un écoulement de type fluide parfait, avec les limitations suivantes :

pas de viscosité, donc pas de frottement (la traînée de frottement doit être calculée séparément),

pas de séparation (pas de décrochement à grande incidence); les pentes de portance sont linéaires : les indications obtenues ne sont vraiment valides qu'aux faibles angles d'attaque, hors décrochement aérodynamique (disons moins de 7 à 10°),

l'écoulement est incompressible; le calcul reste valide en subsonique subcritique (Mach < 0.7)

La définition détaillée des masses permet de calculer les inerties et les modes propres (Eigenmode) en tangage et en roulis-lacet. Visualisation du comportement en dynamique.

L'intérêt majeur d'AVL est de modéliser simplement et de pouvoir explorer rapidement des conditions de vol équilibrées ou non. On peut rechercher la répartition de portance en envergure, un décrochage (un excès de Cz) local, les valeurs de déflexion des surfaces mobiles nécessaires à l'équilibre, les valeurs définissant les stabilités (moments et dérivées en tangage, lacet), etc. Si un problème est mis en évidence, la configuration peut être modifiée à l'écran ou dans le fichier de définition et réexaminée très rapidement. Essayer de faire la même chose à la main, ou avec une feuille de calcul (tableur), ou bien avec un outil qui demande un maillage complet de la surface (comme Fluent) demanderait beaucoup plus de temps : des heures au lieu de secondes. Des comparaisons AVL-Fluent montrent qu'AVL, par sa souplesse et sa rapidité, est mieux adapté aux phases initiales de projet (voir liens 5 et 6).

AVL n'a pas été conçu pour traiter les interactions des surfaces portantes avec le fuselage, ce qui demande des corrections délicates. Des comparaisons entre AVL et des essais en soufflerie donnent une idée des corrections nécessaires. Les effets de propulsion (souffle d'hélice) ne sont pas traités non plus.

Depuis août 2010 AVL peut prendre en compte l'effet de parois fixes placée à proximité du modèle, ce qui permet de modéliser le comportement du modèle en soufflerie. La dernière version (AVL 3.31, avril 2011) est disponible pour Linux.

ASWING a été écrit par Mark Drela sur la base d'AVL pour étudier l'aérodynamique, les contraintes structurales et la déformée en vol d'un avion présentant une souplesse importante (aile à grand allongement, fuselage très mince). Le site présente une vidéo de déformation de planeur et d'aile volante. Application type : étude de la rupture en vol de l'aile volante à haute altitude "Helios" de la NASA. À la différence de Xfoil ou AVL, ce logiciel n'est pas dans le domaine public.

Logiciels d'hélices

Xrotor, écrit par H. Houngren et M. Drela entre 1998 et 2004 (version 7.53), dernière version 7.55 sous Unix, concerne spécialement les hélices. En accès libre depuis 2011. Le logiciel prend en compte : hélices classiques, contra-rotatives, hélices carénées(ducted fan), rotors d'hélicoptères, éoliennes. Différents outils permettent de modifier rapidement les caractéristiques dimensionnelles et de faire varier le calage et le vrillage des pales pour avoir un rendement de propulsion optimal. Les hélices carénées sont mieux prises en compte par DFDC.

DFDC Ducted Fan Code Design. Dérivé de Xrotor, DFDC est un outil d'analyse et de conception d'hélices tournant à l'intérieur d'un carénage. Le logiciel permet de faire varier la forme du carénage, le nombre et la forme des pales, etc. On peut rajouter un deuxième rotor et un stator (pour redresser le flux). DFDC a été écrit et développé à partir de 2005 par Harold Youngren/Mark Drela et porté sur Windows en 2006 (DFDC 7.0).

QPROP (Drela) est un outil d'analyse de performance d'un ensemble moteur électrique-hélice propulsive ou d'un ensemble hélice réceptrice-générateur électrique (éolienne). Qprop a été écrit et développé à partir de 2004 par Mark Drela et porté sur Windows en 2007 par H. Youngren (Qprop 1.22).

QMIL est un complément de QPROP destinée à l'analyse et la conception d'hélices entraînant des génératrices (éoliennes ou windmill en anglais).

JavaProp, écrit par Martin Hepperle, fonctionne comme JavaFoil sous forme d'applet java.

Heliciel, depuis 2009 (sous windows). Ce logiciel payant prend en compte : hélices classiques aériennes ou marines, contra-rotatives, hélices carénées, rotors d'hélicoptères, éoliennes, hydroliennes. Fournit le modèle 3D de la pale au format IGS pour réalisation ou intégration en CAO. Différents outils permettent de modifier rapidement les caractéristiques dimensionnelles et de faire varier le calage et le vrillage des pales pour avoir un rendement de propulsion optimal. Une base de données interactive de performances de profils (intégrant xfoil) permet la définition du vrillage en fonction de finesses locales optimales après calcul des vitesses induites.

中文百科

空气动力学，是流体力学的一个分支，主要研究物体在空气或其它气体中运动时所产生的各种力。

空气动力学为流体力学在工程上的应用力学，特别讨论在马赫数大于0.3的流场情形。

空气动力学因为讨论的状况接近真实流体，考虑了真实流体的黏滞性、可压缩性、三维运动等特点，所以得到的计算方程序比较复杂，通常为非线性的偏微分方程序形式。这种方程在绝大多数的情况下都难以求得解析解的，加之早期计算技术还比较落后，所以当时大多是以实验的方式来求得所需的数据。

随着计算机技术的迅速发展，使用计算机进行大量数值运算来求解空气动力学方程序成为可能。利用数值法以及计算流体力学方法，可以求出非线性偏微分方程的数值解，得到所需要的各种数据，从而省去了大量的实验成本。由于数学模型的不断完善以及计算机计算能力的不断提高，现在已经可以采用电脑仿真流场的方式来取代部分空气动力学实验。

电脑仿真的美国太空总署X-43A飞行器空气力学模型

其他领域中的空气动力学

除航空航天外，空气动力学在其他领域也有非常重要的应用。在包括汽车在内的所有交通工具的设计中，它都是一个很重要的因素。大型建筑物涉及到风载荷，市内空气动力学研究城市的微气候环境，环境空气动力学研究大气环流和飞行对生态系统的影响。还有引擎设计所涉及的热流和内流也是空气动力学非常重要的一个方面。

连续性假设

气体是由微观上不断作热运动并相互碰撞的分子组成的。然而在空气动力学中，气体被假定为连续的。这是因为气体的各种性质如密度、压力、温度以及速度在无限小的点上有很好的定义，而且从一点到另一点是连续变化的。气体的离散性和原子性可以忽略不计，所以从宏观上来讲，气体是可以被看成具有连续性的物质。当然气体非常稀薄时，连续性假设不再成立，此时采用统计力学研究是一种更好的选择。

守恒定律

质量守恒：只有在气体的速度高至必须考虑相对论效应时此定律才会失效。

动量守恒：由牛顿第二定律推导可得。

能量守恒：在不考虑粘性时，即机械能守恒；在必须考虑粘性的情况下，即机械能和热能的守恒。

附面层流动

附面层（又叫边界层）是一个非常重要的概念。1904年，德国著名科学家普朗特(Prandtl)首先提出边界层的概念。它来源于这样一个基本事实：通常情况下，空气的粘性或摩擦作用只在靠近物体表面很薄的一个区域内起主要作用，离开这个区域，粘性的影响急剧下降。我们称这样一个很小的区域为附面层（边界层）。边界层概念的提出，使得许多以前难以求解的问题变得可以求解，因为我们只需要在很小的一个区域考虑粘性的影响，求解纳维-斯托克斯方程。而在其他区域，只需要求解势流或者求解描述无粘性流体运动的欧拉方程。众所周知，势流和欧拉方程的求解难度远远低于纳维-斯托克斯方程。

亚音速空气动力学

亚音速空气动力学大量用于赛车和部分商用车设计当流体流动速度小于音速时，我们称之为亚音速流动。更进一步，当马赫数（即流体速度与音速之比）小于 0.3时，气体的可压缩性可以忽略不计。 20世纪初期，汽车比刚发明不久的飞机速度更快，更早超过时速两百公里，当时赛车的空气力学比飞机进步。

跨音速空气动力学

当流体速度接近或略超过音速（即马赫数约等于1时），我们称之为跨音速流动。跨音速流动的典型特征是激波和膨胀波。在其区域内，流体的各种性质发生剧烈变化，幅度之大，以至于我们可以认为通过激波的流体是不连续的。跨音速流动要比单纯的亚音速和超音速都要复杂。

超音速空气动力学

超音速空气动力学研究当流动速度大于音速时的情况。比如计算协和飞机在巡航状态下的升力就是一个超音速空气动力学问题。超音速流动和亚音速流动有着显着的不同。在亚音速时，压力波动可以从流场后方传递至前方，而在超音速时，压力波动则无法传递至上游。这样，流体性质的变化便被压缩在一个极小的范围内，也就形成了所谓的激波。激波会将大量的机械能转化成热能。伴随着高粘性（参照雷诺数）流体的可压缩特性，激波的出现，是亚音速和超音速空气动力学的基本区别。

法法词典

aérodynamique adjectif ( même forme au masculin et au féminin, pluriel aérodynamiques )

1. technique conçu pour accroître la vitesse en opposant à l'air une faible résistance

un profil aérodynamique

aérodynamique nom commun - féminin ( aérodynamiques )

1. physique étude scientifique du mouvement des solides dans l'air

l'aérodynamique expérimentale