Dispositifs d'extrémité d'aile
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Nous avions vu que les tourbillons marginaux faisaient apparaître
une traînée supplémentaire dite traînée
induite.
Il a paru judicieux de réduire ou supprimer cette traînée
induite. L'aérodynamicien Richard T. Whitcomb et son équipe
du centre de recherche de la NASA a inventé des " WINGLETS " ou "
AILETTES ".
Bord d'attaque
Deux surfaces cambrées à contrer l'écoulement local
sur les parois sont fixées sur les extrémités de l'aile.
La surface inférieure, à cambrure interne assez forte et à
faible surface, est située vers le bord d'attaque du saumon. La surface
supérieure, à cambrure externe et à plus forte surface,
est située vers la partie arrière du saumon.
Ce dispositif équivaut à un gain de deux points d'allongement
sur la traînée induite (leçon 4 paragraphe 4). Il peut
être plus économique en masse de structure (plutôt que d'augmenter
l'envergure de l'aile) surtout si les ailettes servent de dérive.
Ainsi, si les ailettes sont bien dessinées, elles modifient l'écoulement
aux extrémités de l'aile (là où se forment les
tourbillons marginaux), de telle sorte qu'une partie de la traînée
produite par ces derniers est récupérée et transformée
en force propulsive. Bien entendu, l'effet obtenu est directement proportionnel
a l'importance des tourbillons, ce qui revient à dire que c'est seulement
aux niveaux de portance élevés que cet effet est bénéfique
et appréciable, c'est-à-dire en montée et en croisière
à haute altitude. Aux autres configurations de vol, leur influence
est à peu près nulle, encore faut-il qu'elle ne soit pas négative
d'où la nécessité d'une étude en soufflerie
très soignée et de multiples essais en vol pour déterminer
le meilleur compromis sur la forme et le calage des dits " WINGLETS " tout
en tenant compte du profil de mission moyen.
L'économie en carburant n'est pas négligeable puisqu'un KC
135 équipé de WINGLETS économise 258 400 litres de
carburant sur une année d'utilisation grâce à une diminution
de traînée en croisière à haute altitude de 6
% ce qui est considérable. Cette économie compense aisément
les frais occasionnés par l'équipement des avions par ce système
qui tend à se généraliser pour l'avenir.
Outre les côtés bénéfiques des ailettes précédemment
cités, il existe un aspect opérationnel du chasseur qui serait
équipé d'ailettes. Celles-ci offrent donc des surfaces verticales
avancées sur l'avion (autres que la dérive arrière)
qui permettent un contrôle de la portance transverse à condition
de les rendre simultanément mobiles. En effet, dans le but d'échapper
latéralement à un tir en poupe (plein arrière), il
sera possible grâce aux ailettes essayées actuellement aux USA sur
le F4CCV et en France avec un FALCON 20 de contrôler latéralement
le vol. En 1916, le SOPWITH-CAMEL, très instable, chassait latéralement
sur un coup de palonnier et semait son assaillant. En 1940, l'Aérospatiale
avait réalisé dans ce but le LEO 48 mais ne put poursuivre
à cause de la deuxième guerre mondiale.
Actuellement l'idée est très sérieusement reprise et
équipera certainement 1es chasseurs futurs.
Traînées et portance de l'Airbus A340
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PORTANCE en croisière: CZ 0,45 à 0,
55
PORTANCE au décollage: CZ 1,3 à 1,6
TRAINEES en croisière:
42% traînée de frottement
12% traînée d'interréaction
2% traînée résiduelle
33% traînée induite
LES ESSAIS EN SOUFFLERIE DOIVENT ETRE FAITS EN BASSE VITESSE
DE MACH 0,2 A MACH 0,3
LA MAQUETTE UTILISEE POUR LES ESSAIS (AIRBUS OU ATR)
DOIT AVOIR UN ALLONGEMENT ENTRE 7,5 ET 12
CELUI DE L'AIRBUS ETANT DE 9
ACTUELLEMENT LE GAIN ACQUIS PAR LES WINGLETS EST DE :
3 A 4% DE LA TRAINEE INDUITE (GAIN BRUT)
ET ENVIRON 1,2% DE LA TRAINEE TOTALE (GAIN NET)
Le journal de la technologie
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Aérodinamisme - Les ailettes dopent les avions Boeing
Placées en bout d'aile, les ailettes réduisent la traînée
des appareils.
Boeing s'associe à la société Aviation Pattners pour
transformer les bouts d' aile de ses avions. Les winglets
ou ailettes sont des extensions, flèche en haut, qui améliorent
les performances aérodynamiques de l'avion. économie
de kérosène
La réduction de traînée ainsi induite se traduit par
une augmentation des performances de vol en croisière, une réduction
de carburant, une capacité de charge utile accrue, oul'accès
à des itinéraires aériens jusque-là non autorisés.
La société ainsi formée, Aviation Partners Boeing assurera
la totalité des opérations, de la conception à l'installation
envisagée sur tous les appareils de transport de Boeing. D'ores et
déjà, Aviation Partners a procédé à l'installation
d'ailettes sur les jets d'affaires Gulfstream, et sur le BBJ. Les essais
ont montré une amélioration de la traînée de
5 à 7 % sur le modèle BBJ. Cette ailette présente une
forme incurvée sur 360° afin de reboucler sur l' aile. Le produit
n' apparaîtra pas sur les avions avant trois ans. Les pièces
sont en matériau composite et en aluminium.
De taille variable, elles peuvent atteindre 2,5 m de haut et augmenter l'envergure
de la voilure de 1,5 m.
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En boucle sur l'aile,les
ailettes, en cours de certification, équiperont bientôt
les Boeing. |
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