Données d'entrée :
- Un aérotrain hypothétique d'environ 70 mètres de long.
- Fuselage de 4 mètres de diamètre
- 2 caissons de 35 mètres séparés par une jonction centrale articulée.
- Vitesse croisière 300 km par heure.
Voici son avis :
Quote :
Pour faire un bilan on travaille donc avec des "SCx" (SCx = S . Cx) qui eux s'additionnent
Une traînée aérodynamique a 2 sources :
- une trainée de frottement pure avec un coef. de frottement Cxf qui varie avec la qualité de la couche limite et du Reynolds (Cxf varie en gros de 0,002 à 0,006...7,
.La surface de référence est alors la surface mouillée (expérimentalement c'est la plaque plane qui se déplace parallèlement à l'écoulement)
- une traînée de pression pure "Cxp" (ou de culot) avec une surface frontale comme référence (Cxp est de l'ordre de 1,1 ce qui est tout à fait différent). Expérimentalement c'est la plaque plane qui se déplace perpendiculairement à l'écoulement.
Pour les avions, on part du principe que la qualité aérodynamique est parfaite et qu'il n'y a pas de décollement. On travaille donc avec des SCx = Cxf . SMT (Surface Mouillée Totale).
Pour les bagnoles qui ont des écoulements totalement décollé, on travaille avec la surface frontale SCx = Cxp . Sf
Pour les trains, et c'est là toute la difficulté, il y a un peu des 2 lorsqu'ils sont bien carénés (TGV, aérotrain), et de multiples surfaces frontales lorsqu'il ne le sont pas (cf. trains de marchandises).
Pour une estimation exploratoire de la traînée totale, je pencherais (a priori, et du fait du soufflet à 35 m) à un mixte qui comprendrait :
- une traînée de culot qui prendra en compte une grosse inconnue pour moi : celle de l'interférence du corps en mouvement avec le sol.
- une traînée de frottement sur le premier tronçon.
SMT du premier tronçon : pi x 4 x 35 = 440 m2
Surface frontale : Sf = pi .D2 / 4 = 12,6 m2
Reynolds à 35 m et à V = 84 m/s : Re = 35 x 84 / 0,0000147 = 200 10e6 soit un Cxf conservatoire de 0,004 à 0,005 ( limite inférieure : 0,002 si la surface est "parfaite" et atteint la qualité dite du "poli aérodynamique").
Les traînées aérodynamiques seront donc de :
- en frottement : 0,004 x 440 = 1,76 m2 à 0,005 x 440 = 2,2 m2
- en pression : 1,1 x 12,6 = 13,86 m2
soit un SCx global d'environ 16 m2.
La force de propulsion pour vaincre les traînée aérodynamiques seules (je ne sais pas ce que coûte l'équivalent du roulement en sustentation air ou magnétique) est de :
Fx = 1/2 x 1,225 x (84^2) x 16 = 69.150 N à 300 km/h
Comme vous pouvez vous en rendre compte, le gros de la traînée est due au culot qu'il faut donc, ABSOLUMENT, tenter de supprimer sinon de minimiser. Pour les avions, on rajoute des turbulateurs. Cela augmente évidemment le coef. de frottement, mais cela permet de réduire la surface frontale sujette à la pression.
Une solution consisterait à tirer parties des inconvénients pour solutionner ce problème.
Vous avez 2 problèmes :
1) celle des courbes qui impose l'articulation de votre aérotrain et donc la présence d'au moins 2 tronçons. Ce tronçon est une discintinuïté rédhibitoire en aérodynamique puisqu'elle créée un décollement donc elle instaure le culot au niveau de la surface frontale maximale qui est e maître-couple.
2) celle de l'alimentation du coussin d'air de sustentation qui consomme une partie de l'énergie totale.
Une solution élégante consisterait à multiplier les tronçons et a transformer chaque articulation en fente de capture et d'aspiration de la couche limite... qui alimenterait par la même occasion le coussin de sustentation. La puissance nécessaire à cette capture étant déjà utilisée pour la sustentation, cette aspiration de couche limite sera pour vous gratuite !
L'aspiration de couche limite permet de la supprimer (et donc de supprimer le décollement). Elle permet surtout, en donnant un rétreint arrière faible (inférieur à 7 °) de supprimer la majeure partie du culot, qui est la part la plus pénalisante en terme de traînée. Par ailleurs, la couche limite aura une épaisseur insignifiante au niveau de l'hélice qui pourra alors travailler dans de bien meilleures conditions.
Rien ne s'oppose alors à augmenter la longueur de l'aérotrain à des valeurs comparables à celle des TGV, chaque tronçon étant alimenté en air de sustentation par la fente qui le précède.
En admettant que vous ayez un aérotrain qui fasse 10 tronçons de 10 m, soit 100m de long, on aura :
SMT = pi x 4 x 100 = 1250 m2.
En l'absence de culot, la traînée aérodynamique sera alors de
SCx = 0,004 x 1250 = 5 m2
et Fx = 1/2 x 1,225 x (84^2) x 5 = 21.600 N à 300 km/h
ce qui ne nécessiterait que 1.800 kw pour vaincre le frottement...
En tout cas, on a toujours intérêt à s'occuper de très près aux traînées de pression, et ce n'est pas seulement vrai qu'en aéronautique.
Reste évidemment la question des interactions avec le sol qui ne pourra trouver de réponse que par une étude en soufflerie. Mais peut-être existe-t-il déjà des éléments dans des archives ?
...Unquote.
En ce qui concerne l'interaction entre la piste d'aérotrain et la machine, peut être que l'analyse des vols du I 80 pourraient donner des éléments de réponse...
you = genious ! 
