FORCE ASCENSIONNELLE

Origine de la force ascensionnelle
Elle est dûe :

1. Au système de propulsion :

Les dirigeables les plus récents disposent pour la très grandes majorités de deux propulseurs à hélices situés de par et d'autre de l'aéronef pouvant se mouvoir autour d'un axe horizontale dans le plan de coupe. Cela permet d'avoir une force de levée supplémentaire au moment du décollage et de l'atterrissage évitant ainsi de transporter du lest. Les hélices sont équipées d'hélices à pas réversible pour permettre un déplacement plus rapide dans les deux sens.

2. Aux caractéristiques aérodynamiques :

Elle se manifeste quand le dirigeable avance dans l'air avec une certaine incidence. La forme du dirigeable est donc étudiée pour que la portance aérodynamique soit importante. C'est une force qui est perpendiculaire à la vitesse de déplacement du dirigeable. Cette force est appelée "portance".
La portance est définie par :

R : résistance déplacement (da.N)
Cp : coefficient de portance
r : masse volumique de l'air (kg/m3 )
V : vitesse de vol (m/s)
C :cubage de l'aérostat (m3)
Pour le Zeppelin NT (8225 m3) à une vitesse de 100 km/h
Le coefficient de portance est compris entre 0.8<

< 2
Cette force est très largement minoritaire car la vitesse d'un dirigeable est relativement faible.

3. Au Principe d'Archimède :

Déf : Tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale de bas en haut concentré au centre de gravité égale au poids du volume de fluide déplacée.

Le principe même du vole des dirigeables reposent sur la force ascensionnelle dû au principe d'Archimède. La force ascensionnelle F est la différence entre la masse du volume d'aire déplacé P et la poussée d'Archimède A. Soient rair la masse volumique de l'air et rgaz la masse volumique du gaz porteur

· A est donné par le premier principe de la statique des fluides appliqué à l'air déplacé. Ainsi A=rairVairg
· P est donné par le poids dû au gaz porteur, de l'air dans les ballonnets et par la masse de la structure, de la nacelle du dirigeable.
Donc

D'ou

A noter que la pression du gaz et des ballonnets sont identiques et supérieur d'environ 0.005 bar par rapport à la pression atmosphérique (soit 500Pa).

Rem : Ceci permet d'avoir une force ascensionnelle d'environ 1.8daN par m3 pour l'hydrogène et 1.11daN par m3 pour l'hélium avec une densité de l'hydrogène de 0.07 et de 0.14 pour l'hélium.

Autrement dit pour pouvoir soulever 1 kilogramme avec un dirigeable il faut un m3 d'hélium, on peut donc facilement concevoir un dirigeable capable de soulever plusieurs tonnes.

Par contre l'hélicoptère est impuissant dans ce domaine car il lui faut 1 cheval-vapeur (soit 736 Watts) pour pouvoir soulever une masse de 1 kilogramme. Une charge de plusieurs tonnes est difficilement envisageable.

L'hélicoptère-grue, le Skycrane peut soulever au maximum 16 tonnes.

Il y a également un avant projet russe très ambitieux et gigantesque, c'est un hélicoptère grue capable de soulever une masse de 150 tonnes.

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