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PdA 13 : aile à profil variable

avril 2013 - par ULMag

L'aile de demain est-elle française ?

On a toujours pensé que l'aile devait être constituée d'une surface unie pour un meilleur appui aérodynamique et un effet de succion accentué vers le haut. Pourtant, des esprits inventifs ont remis ce précepte en question et proposent une vision opposée qui pourrait révolutionner l'aérodynamique des ailes.



Une aile multiplan ajourée

Deux élèves-ingénieurs de l'université technologique de Troyes (UTT) passionnés d'aéronautique ont développé une aile de nouvelle génération possédant des caractéristiques de vol inédites à ce jour. Soutenus par leurs professeurs et crédités d'une bourse spéciale accordée par l'académie de Reims dans le cadre d'un PTI (projet technologique innovant), Damien et Jérôme ont eu accès aux moyens nécessaires à la validation de leurs théories. L'idée initiale de ces deux aéro-modélistes était de réduire notablement la vitesse d'approche de leurs avions radio-commandés, afin de procéder à l'atterrissage dans des endroits exigus ou mal revêtus sans risque de casser leurs maquettes. Le second paramètre était la conservation de performances élevées. Ils ont étudié les voilures déformables, la géométrie variable, puis les appendices d'hyper-sustentation, le renvoi de flux... pour finir par une aile ''ajourée'' possédant 3 bords d'attaque successifs sur 75% de l'envergure.


Une maquette d'un mètre d'envergure a volé et même donné des résultats prometteurs pour passer à l'étape suivante de la recherche.


Modélisation informatique et tests en soufflerie

Après de premiers résultats encourageants (sur une maquette d'un mètre d'envergure), une modélisation informatique a permis d'optimiser le profil jusqu'à obtenir des formes considérées comme ''presque idéales'' dans 80% des phases de vol, notamment à très basse vitesse (réduction de la vitesse de décrochage de 50% à surface égale, avec une perte insignifiante en vitesse maxi). A ce stade, aidés par des mécènes, Damien et Jérôme ont pu faire protéger leur idée auprès de l'INPI. Ils ont ensuite fait construire la maquette d'un aéronef à ailes basses et quatre paires d'ailes (3 mètres d'envergure) afin de réaliser des tests dans la prestigieuse soufflerie Eiffel d'Auteuil (un siècle d'existence), propriété du CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment ). Les résultats obtenus ont permis de valider un profil définitif qui a servi de base pour la fabrication d'un ULM biplace côte à côte en bois pour la cellule et composite pour les ailes. Cet appareil au nom de code MF1 (pour Multi Flux?) devrait voler au mois de mai. Mais pour nos deux petits génies qui ne doutent pas un instant de la réussite de leur entreprise, le but ultime est de concevoir une aile qui gagne en performances dans toutes les phases de vol. Pour cela, ils imaginent de pouvoir faire varier l'incidence et l'emplacement (CIR, centre instantané de rotation) du bord d'attaque central, de manière orienter les flux ainsi générés (voir schémas). Ils visent par ce dispositif une réduction de 70% de la vitesse de décrochage, un gain en stabilité à basse vitesse et une amélioration de la vitesse maximale de 15 à 20%... dans une première étape. L'aile de demain sera donc peut-être française !


fig.1 : position haute pour le vol économique ; le profil correspond à une aile standard, avec l'avantage de trois flux dirigés vers le bas et l'arrière de l'avion ; la portance est augmentée sans création de traînée supplémentaire grâce aux flux intermédiaires.

fig.2 : incidence maximale pour le vol à très basse vitesse ; les flux des deux bords d'attaque antérieurs sont orientés vers le bas, le profil s'épaissit et les turbulences marginales sont repoussées au delà du bord de fuite. La portance est maximale sans perte de stabilité.

fig.1 : position basse pour le vol rapide ; le profil est aminci (creux dans l'extrados) et l'aile s'appuie sur la compression générée à l'intrados par le flux venant du premier bord d'attaque. La traînée est ainsi fortement réduite.



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