« L’effet de sol » concerne deux phénomènes qui se produisent quand une aile se déplace en proximité du sol. La modification de la circulation de l’air va générer une augmentation du coefficient de portance et une diminution du coefficient de traînée, les contributions respectives dépendant des caractéristiques de l’aile, en particulier son allongement. Le rapport de ces deux coefficients, à savoir la « finesse » augmente donc.

Origine de la diminution de traînée

Quand l’aile est en proximité du sol, la circulation autour de l’aile est modifiée. Les angles de flux montant et du flux descendant sont diminués, les tourbillons marginaux se développent avec une moindre intensité, le système est donc moins consommateur d’énergie, ce qui entraîne une baisse de la traînée induite, et donc de la traînée totale. C’est un peu comme si l’envergure augmentait.

Un ordre de grandeur de la diminution du coefficient de traînée induite en fonction du rapport demi-envergure / hauteur par rapport au sol est présenté ci-dessous.

Source: Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics by Barnes W. McCormick – 1994

Origine de l’augmentation du coefficient de portance

Dans l’effet de sol, c’est la contribution de l’intrados qui augmente, l’extrados étant peu ou pas affecté, voire pouvant montrer une diminution de sa participation. Le coefficient de pression d’intrados (Cp) augmente sur l’intégralité de la longueur du profil, l’air ne pouvant être évacué de la même façon qu’en écoulement « libre », en raison de la proximité du sol.

Les graphes ci-dessous présentent la simulation de l’évolution du Cp et du Cz du profil NACA 4412, pour une incidence de 8°, en fonction du rapport h / c (h : distance par rapport au sol, c : longueur de la corde de profil).

Source: Airfoil Aerodynamics in Ground Effect for Wide Range of Angles of Attack – AIAA Journal – 2015

Conséquences de l’effet de sol

Pour l’atterrissage, ceci est transparent et il n’y a aucun impact dès lors où les vitesses en approche finale définies dans le manuel de vol sont respectées.

Concernant la phase de décollage, l’effet de sol peut se montrer sournois.

Dans la phase d’accélération sur la piste et juste immédiatement après la rotation, l’avion au décollage se trouve encore dans la zone d’effet de sol. Il effectue donc la rotation avec un coefficient de portance Cz qui, pour une incidence constante, va diminuer lorsque l’appareil va sortir de cette zone. Si la rotation a été effectuée avec une vitesse trop faible, et donc une incidence forte, la baisse du Cz lors de la prise de hauteur peut conduire à une chute de la portance pouvant entraîner une dégradation de la trajectoire.

A télécharger:

• la documentation complète: l’effet de sol 1.2