Fiche de révision : Étude de l’atmosphère terrestre

📋 Plan du Cours

1. Paramètres fondamentaux de l’atmosphère
2. Atmosphère standard OACI
3. Évolution de la température
4. Évolution de la pression et densité
5. Vitesse du son et nombre de Mach
6. Applications aéronautiques

📖 1. Paramètres fondamentaux de l’atmosphère

📝 Points essentiels

• La température standard au niveau de la mer vaut t₀ = 15 °C, soit T₀ = 288 K.

• La masse volumique standard de l’air au niveau de la mer vaut ρ₀ = 1,225 kg/m³.

💡 Astuce mémo

PTM : pression, température, masse volumique

📖 2. Atmosphère standard OACI

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère standard OACI : Atmosphère fictive dont les caractéristiques correspondent aux valeurs moyennes à la surface de la Terre et évoluent selon des règles mathématiques avec l’altitude.

📝 Points essentiels

• L’atmosphère standard OACI permet de: comparer les performances des avions et des moteurs, calibrer l’altimètre, calibrer le variomètre, calibrer l’anémomètre

💡 Astuce mémo

Atmosphère fictive → comparaison des performances et calibration des instruments

📖 3. Évolution de la température

📝 Points essentiels

• Dans l’atmosphère standard, la température au niveau de la mer est de 15 °C, soit 288 K.

📌 Dans la troposphère, jusqu’à 11000 m, la température diminue linéairement avec l’altitude de 6,5 °C tous les 1000 m, soit 2 °C tous les 1000 ft.

💡 Astuce mémo

Niveau de la mer → troposphère → diminution avec l’altitude

📖 4. Évolution de la pression et densité

🔑 Notions clés & Définitions

• Densité : Rapport de la masse volumique à l’altitude z sur la masse volumique à l’altitude 0 et constitue une grandeur sans dimension.

★ À maîtriser

• La pression atmosphérique standard au niveau de la mer vaut 101325 Pa, soit 1013,25 hPa ou 1013,25 mb.

📌 Dans l’atmosphère standard, la pression atmosphérique diminue exponentiellement lorsque l’altitude augmente.

Compléments

📌 La masse volumique de l’air en atmosphère standard diminue avec l’altitude.

💡 Astuce mémo

Pression et masse volumique diminuent avec l’altitude, tandis que la densité reste un rapport sans dimension

📖 5. Vitesse du son et nombre de Mach

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitesse du son : Distance parcourue par une onde sonore en une seconde et dépend de la température.
• Nombre de Mach : Nombre sans dimension qui représente le rapport de la vitesse propre de l’avion sur la vitesse du son.

💡 Astuce mémo

Vitesse du son : dépend de la température ; Mach : compare la vitesse de l’avion à celle du son

📖 6. Applications aéronautiques

★ À maîtriser

• L’exercice demande de déterminer: la pression cabine, la masse volumique de l’air, la densité de l’air, la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur, la force pressante sur une porte de 3 m², l’altitude maximale pour une différence de pression de 8 PSI

• Pour un Boeing 747 montant à vitesse constante de 250 kt vers 36000 ft, le nombre de Mach doit être déterminé à l’altitude de croisière et au niveau 35, correspondant à 3500 ft.

Compléments

• L’exercice sur l’alpiniste à 8000 m demande de calculer la température en kelvins et en degrés Celsius, la masse volumique, la densité et la pression en atmosphère standard.

• Un avion volant au niveau de la mer à 180 km/h constitue un exercice de calcul du nombre de Mach en atmosphère standard.

• L’exercice sur l’Alpha Jet volant à 500 kt et à une altitude maximale de 48000 ft demande de déterminer s’il peut atteindre un régime supersonique.

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs de référence au niveau de la mer