QCM : Angles et repères de l’avion (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour établir un bilan des forces d’un avion, dans quel repère convient-il d’exprimer respectivement le poids, la poussée, puis la portance et la traînée ?

Repère aérodynamique, repère avion, repère terrestre
Repère terrestre, repère aérodynamique, repère avion
Repère terrestre, repère avion, repère aérodynamique
Repère avion, repère terrestre, repère aérodynamique

Repère terrestre, repère avion, repère aérodynamique

Explication

Le poids est lié à la verticale terrestre, la poussée à l’axe de l’avion, et la portance ainsi que la traînée au vent relatif. Inverser les repères du poids et de la poussée confond leurs directions de référence; associer la poussée au repère aérodynamique confond l’axe moteur et le vent relatif; placer portance et traînée dans le repère terrestre néglige leur lien avec l’écoulement.

2. Une équipe doit écrire les équations de la mécanique du vol alors que les forces sont décrites dans des repères différents. Quelle démarche permet de les combiner ?

Projeter toutes les forces dans un même repère au moyen des angles de passage
Utiliser les angles d’attitude sans convertir les repères des forces
Garder un repère distinct pour chaque force dans l’équation résultante
Additionner les composantes telles quelles, même si les repères diffèrent

Projeter toutes les forces dans un même repère au moyen des angles de passage

Explication

Les équations de la mécanique du vol exigent que les forces soient projetées dans un même repère, ce qui nécessite des angles de passage entre repères. L’addition directe de composantes de repères différents les traite comme comparables; conserver des repères distincts ne produit pas une projection commune; les seuls angles d’attitude ne remplacent pas les conversions nécessaires.

3. Quelle association donne, dans l’ordre, la signification des angles d’Euler ψ\psi, θ\theta et ϕ\phi ?

Lacet ou cap, inclinaison ou roulis, assiette ou tangage
Lacet ou cap, assiette ou tangage, inclinaison ou roulis
Inclinaison ou roulis, assiette ou tangage, lacet ou cap
Assiette ou tangage, lacet ou cap, inclinaison ou roulis

Lacet ou cap, assiette ou tangage, inclinaison ou roulis

Explication

Les angles ψ\psi, θ\theta et ϕ\phi désignent respectivement le lacet ou cap, l’assiette ou tangage, et l’inclinaison ou roulis. Intervertir assiette et inclinaison confond tangage et roulis; attribuer le cap à θ\theta confond lacet et tangage; placer le roulis en premier confond son symbole avec celui du lacet.

4. Un pilote connaît l’orientation de la structure de son avion par rapport à la Terre et veut aussi décrire la direction du vent relatif par rapport à l’avion. Quelle distinction doit-il faire ?

Les angles d’Euler décrivent la structure par rapport au vent relatif; α\alpha et β\beta décrivent l’avion par rapport à la Terre
Les angles d’Euler décrivent la structure par rapport à la Terre; α\alpha et β\beta décrivent le vent relatif par rapport à l’avion
Les angles d’Euler décrivent le vent relatif par rapport à l’avion; α\alpha et β\beta décrivent la structure par rapport à la Terre
Les angles de trajectoire décrivent la structure par rapport à la Terre; α\alpha et β\beta décrivent le déplacement par rapport à l’horizon

Les angles d’Euler décrivent la structure par rapport à la Terre; $$\alpha$$ et $$\beta$$ décrivent le vent relatif par rapport à l’avion

Explication

Les angles d’Euler caractérisent l’orientation de la structure par rapport à la Terre, tandis que l’incidence α\alpha et le dérapage β\beta caractérisent la direction du vent relatif par rapport à l’avion. Attribuer le vent relatif aux angles d’Euler confond attitude et écoulement; attribuer l’attitude à α\alpha et β\beta inverse les rôles; les angles de trajectoire concernent le déplacement par rapport à l’horizon.

5. Que désigne la pente air γa\gamma_a en mécanique du vol ?

L’angle entre l’axe longitudinal de l’avion et le plan horizontal local
L’angle entre la trajectoire dans la masse d’air et le plan horizontal local
L’angle entre le vent relatif et l’axe latéral de l’avion
L’angle entre la vitesse sol et l’axe longitudinal du fuselage

L’angle entre la trajectoire dans la masse d’air et le plan horizontal local

Explication

La pente air caractérise l’inclinaison de la trajectoire de l’avion dans la masse d’air par rapport au plan horizontal local. La pente cinématique concerne plutôt la trajectoire du centre de gravité par rapport à la Terre.

6. Quelle plage de valeurs peut prendre l’angle de cap ψ\psi, mesuré dans le sens horaire à partir du Nord géographique ?

De −180∘-180^\circ à 180∘180^\circ
De −90∘-90^\circ à 90∘90^\circ
De 0∘0^\circ à 360∘360^\circ
De 0∘0^\circ à 180∘180^\circ

De $$0^\circ$$ à $$360^\circ$$

Explication

L’angle de cap est compté dans le sens horaire depuis le Nord géographique et parcourt une plage de 0∘0^\circ à 360∘360^\circ. La plage de −180∘-180^\circ à 180∘180^\circ correspond à la convention donnée pour l’inclinaison latérale, pas pour le cap.

7. Quel est le rôle du repère de stabilité dans l’étude du comportement d’un avion autour d’un point de vol donné ?

Mesurer l’orientation de l’avion par rapport au Nord géographique
Faciliter la linéarisation des équations pour analyser la stabilité autour de l’équilibre
Décrire la trajectoire réelle de l’avion par rapport au sol
Exprimer les forces aérodynamiques selon la direction du vent relatif

Faciliter la linéarisation des équations pour analyser la stabilité autour de l’équilibre

Explication

Le repère de stabilité permet d’étudier les petites perturbations autour d’un état d’équilibre et de linéariser les équations du mouvement. Le repère cinématique, contrairement à ce repère intermédiaire lié à l’avion, sert à décrire la trajectoire par rapport au sol.

8. En quoi le repère cinématique se distingue-t-il du repère aérodynamique par l’orientation de son axe principal ?

Il suit l’axe longitudinal du fuselage, tandis que l’autre suit l’axe latéral de l’avion.
Il suit la vitesse sol pour décrire la trajectoire par rapport à la Terre, tandis que l’autre suit la TAS.
Il suit l’horizontale locale pour décrire la trajectoire, tandis que l’autre suit l’axe vertical terrestre.
Il suit la TAS pour décrire la trajectoire par rapport à la Terre, tandis que l’autre suit la vitesse sol.

Il suit la vitesse sol pour décrire la trajectoire par rapport à la Terre, tandis que l’autre suit la TAS.

Explication

L’axe principal du repère cinématique est orienté selon la vitesse sol, alors que celui du repère aérodynamique suit la vitesse vraie dans la masse d’air. Le repère avion, proposé comme distracteur, est défini par les axes liés au fuselage et aux ailes, et non par la vitesse sol.

9. Lorsqu’on exprime une rotation autour de l’axe vertical OzOz par une matrice tridimensionnelle, quelle coordonnée reste inchangée ?

Aucune coordonnée, car les trois axes sont transformés.
La coordonnée xx, car elle représente l’axe longitudinal.
La coordonnée yy, car elle représente l’axe latéral.
La coordonnée zz, car l’axe de rotation demeure fixe.

La coordonnée $$z$$, car l’axe de rotation demeure fixe.

Explication

Une rotation autour de OzOz modifie les coordonnées dans le plan xyxy, mais laisse inchangée la composante portée par l’axe de rotation. Les coordonnées xx et yy varient ensemble selon l’angle de rotation.

10. Dans le repère local NED, quelle conséquence découle du fait que l’axe vertical est orienté vers le bas pour le sens d’une rotation positive autour de cet axe ?

Elle est horaire lorsqu’elle est observée depuis le ciel.
Elle est définie par le sens de déplacement de l’avion.
Elle est horaire lorsqu’elle est observée depuis le sol.
Elle est antihoraire lorsqu’elle est observée depuis le ciel.

Elle est horaire lorsqu’elle est observée depuis le ciel.

Explication

Comme l’axe vertical NED pointe vers le bas, une rotation positive autour de cet axe apparaît horaire vue du ciel. Une rotation positive autour d’un axe vertical orienté vers le haut aurait le sens apparent opposé depuis le ciel.

11. Pour convertir les composantes d’un vecteur du repère terrestre local en composantes dans le repère avion, dans quel ordre faut-il appliquer les rotations de cap, de tangage et de roulis ?

Tangage θ\theta, cap ψ\psi, puis roulis ϕ\phi
Cap ψ\psi, roulis ϕ\phi, puis tangage θ\theta
Roulis ϕ\phi, tangage θ\theta, puis cap ψ\psi
Cap ψ\psi, tangage θ\theta, puis roulis ϕ\phi

Cap $$\psi$$, tangage $$\theta$$, puis roulis $$\phi$$

Explication

Le passage du repère terrestre au repère avion s’effectue successivement par la rotation de cap, celle de tangage, puis celle de roulis, ce qui correspond à la matrice R=RϕRθRψR=R_\phi R_\theta R_\psi. L’ordre inverse est celui qu’on utilise pour effectuer le passage réciproque, et non pour la transformation demandée.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Angles et repères de l’avion.

Quels mouvements désignent respectivement les angles d’Euler ψ, θ et ϕ ?

Le lacet ou cap, l’assiette ou tangage, et l’inclinaison ou roulis.

Que décrivent les angles aérodynamiques α et β par rapport à l’avion ?

La direction du vent relatif.

Où s’applique le poids, de quoi provient-il et quel axe suit-il ?

Au centre de gravité, il provient de la gravité et suit l’axe de la Terre.

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