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a) La limite inférieure de la traînée parasite : le frottement visqueux

La plaque plane parallèle à l'écoulement est, pour cette raison même, totalement exempte de décollement. La traînée qu'elle présente encore n'est donc due qu'au seul frottement visqueux, et constitue par conséquent la limite inférieure en matière de traînée parasite, en deçà de laquelle il n'est guère possible de descendre. Toutefois, et paradoxalement, le niveau de cette "limite inférieure" n'est pas vraiment fixé. Il est plus ou moins bas selon que la couche limite est laminaire ou turbulente; il est plus ou moins bas aussi selon la valeur du Reynolds (les coefficients de frottement en laminaire comme en turbulent diminuant tous deux; lorsque que croît le Reynolds - figure 5). Pour compliquer le tout, ces deux états (laminaire et turbulent) coexistent généralement et c'est leur proportion respective qui détermine (au prorata de leur importance) le coefficient de frottement global qui, lui, se situera fatalement entre un "minimum inférieur" (lorsque la plaque est totalement en régime laminaire) et un "minimum supérieur" (lorsque la plaque est totalement en régime turbulent). Ceci en l'absence de décollement puisqu'il s'agit là, rappelons-le, d'une plaque plane parallèle à l'écoulement.

Ainsi, connaissant la vitesse de l'écoulement, il devient possible de calculer la position du Reynolds Critique, donc la proportion de laminarité et, par là, de calculer le coefficient de frottement global de la plaque plane (en l'absence toujours de toute perturbation). Etant le seul objet qui permette d'obtenir et d'étudier le phénomène du frottement dans toute sa pureté, la plaque plane parallele à l'écoulement constitue donc un étalon de comparaison des plus précieux, puisqu'elle donne la limite inférieure vers quoi il est toujours souhaitable de faire tendre les objets aérodynamiques, et plus précisément les avions. Il convient cependant d'insister sur l'extrême instabilité de l'état laminaire. La couche limite en effet se comporte comme si elle n'attendait qu'une chose : transiter pour devenir turbulente avec pour conséquence non seulement un accroissement notable du coefficient de frottement (visqueux), mais encore un accroissement plus rapide dans l'évolution de l'épaisseur de la couche limite. Autrement dit, lorsque la couche limite transite, la traînée de frottement croît brusquement pendant que l'écoulement lui- même voit l'objet à contourner devenir encore plus épais (figure 15). On comprend tout l'intérét qu'il y a à conserver le plus longtemps possible un état de laminarité. Malheureusement tout est bon pour déclencher la transition : surfaces imparfaites, rugosités, ondulations, vibrations, bruit ambiant, variations de température, d'humidité, mais aussi gradient de pression positif, paramètre qui a d'ailleurs été mis à profit (avec l'arrête arrondie de la figure 11) pour obtenir une couche limite d'emblée turbulente et permettre ainsi son étude.

Figure 15 : Les couches limites coexistent

Deux points (illustrés d'ailleurs dans la figure 15) sont encore à préciser :

1) L'état (laminaire ou turbulent) de la couche limite est sans effet sur la qualité du reste de l'écoulement. En dehors de la couche limite, l'écoulement est donc toujours laminaire, du moins s'il n'y a pas de décollements occasionnant des remous.

2) Il faut encore signaler, pour être tout à fait exact, l'existence d'une sous-couche laminaire, sous la couche turbulente. Nous n'en avons pas parlé, parce que "dans l'état actuel des sciences et des techniques", nous n'en savons guère plus sinon que l'on n'a pas réussi à mettre en lumière son influence, sans doute fort restreinte. Ce qu'on peut en dire, c'est que son épaisseur (extrêmement faible) entre dans la définition du "poli aérodynamique" puisque l'on sait qu'une aspérité est sans effet lorsqu'elle est inférieure au quart de l'épaisseur de cette sous-couche laminaire; épaisseur dont la formule est la suivante :

avec :

varie très lentement avec x ; par suite l'épaisseur h maximale autorisée pour les aspérités est elle-même très peu variable (h = /4). On peut ainsi adopter une valeur moyenne h/L (L longueur de la plaque) qui donne le "poli aérodynamique" pour tout Reynolds inférieur au Reynolds "Rx" considéré.

exemple à 200 km/h (55 m/s)

Moralité : sachant qu'une fine couche de peinture a une épaisseur de plusieurs centièmes de millimètre, la question de la décoration de l'avion, ou du moins de ses ailes se pose. Celle de la propreté (salissures, projections, moucherons, etc.) également.

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