EFFET DE SOL



Introduction

L'effet de sol est un phénomène aérodynamique qui concerne la portance et la traînée d'une surface en mouvement à proximité du sol, comme la voilure d'un aérodyne. L'effet de sol est connu en aviation depuis les années 1920. En 1921, Carl Wieselsberger a donné une explication théorique de l'effet de sol. L'effet de sol a été décrit également par le Français Le Sueur en 1942 dans un rapport traduit en anglais par le NACA . ( Définition Wikipedia)

Principe

Lorsqu'un avion en vol s'approche de la surface du sol (ou de l'eau), il se produit un changement dans le schéma d'écoulement tridimensionnel autour de l'aéronef parce que la composante verticale du flux d'air autour de l'aile est limitée par la surface du sol. Cela modifie les tourbillons en aval de l'aile et les tourbillons marginaux. La présence du sol ne devient significative que lorsque la distance entre l'aile et le sol est inférieure à une envergure de l'aile. L'effet de sol est donc dû à l'interférence de la surface du sol (ou de l'eau) et l'écoulement du flux d'air autour de l'aile.
Le dessin ci-dessous montre le changement du mouvement général de la déflexion vers le bas du volume d'air downwash (en anglais) de l'aile en fonction de la hauteur. Avec l'effet de sol la déflexion vers le bas s'appuie sur le sol.

Effet Deflexion vol

L'effet du sol empêche le flux d'air à haute pression de s'échapper du dessous l'aile vers le haut, et la circulation quasi cylindrique des tourbillons de l'aile et des tourbillons marginaux est modifiée en entrant en contact avec la surface du sol réduisant ainsi leur force (dessin ci-dessous), ce qui entraîne une diminution de la traînée induite.   Voir trainée induite. Des expériences ont montré que pour les ailes à incidence positive en effet de sol faible et modéré, le rapport portance-traînée augmente et la traînée induite diminue à mesure que la hauteur diminue. À noter que la traînée de frottement (due à la viscosité) reste constante.   Voir trainée parasiste.
Ci-dessous : différence de taille des tourbillons marginaux entre les ailes en altitude et les ailes près du sol.

Effet tourbillon

Voir également POURQUOI UN AVION VOLE ? Par de David Anderson et Scott Eberhardt.

Puisque la traînée induite prédomine à basse vitesse, la réduction de cette traînée induite due à l'effet de sol entraînera une réduction significative de la puissance requise à basse vitesse (dessin ci-dessous). Dans la majorité des cas, l'effet de sol provoque une augmentation de la pression locale aux prises statiques, ce qui entraine une indication plus faible de la vitesse et de l'altitude. Ainsi, un aéronef peut être en vol à une vitesse indiquée inférieure à celle normalement requise. L'effet de sol doit être pris en compte lors des décollages et des atterrissages.

Effet vecteur vitesse

Par conséquent, l'aile aura besoin d'un angle d'attaque (incidence) inférieur dans l'effet de sol pour produire la même portance et la portance maximale sera atteinte à une incidence plus faible. En conservant un angle d'attaque constant la portance augmentera (dessin ci-dessous).

Effet vecteur portance

Une aile basse aura une influence plus importante qu'une aile haute. Lorsque l'aile est à une hauteur égale à sa envergure, la réduction de la traînée induite est seulement de 1,4 %. Cependant, lorsque l'aile est à une hauteur égale au quart de son envergure, la réduction de la traînée induite est de 23,5% et, lorsque l'aile est à une hauteur égale au dixième de son envergure, la réduction de la traînée induite est de 47,6% . Ainsi, une forte réduction de la traînée induite n'a lieu que lorsque l'aile est très proche du sol. L'effet de sol est le plus souvent reconnu pendant le décollage ou juste avant le toucher des roues à l'atterrissage.
Le schéma ci-dessous représente la réduction en % de la trainée induite en fonction du ratio de l'envergure sur la hauteur.

Effet ratio E/h

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