Aile oblique - Oblique wing

Aile oblique sur une NASA AD-1

Une aile oblique (également appelée aile pivotée ) est un concept d' aile à géométrie variable . Sur un aéronef ainsi équipé, l'aile est conçue pour tourner sur le pivot central, de sorte qu'une pointe est balayée vers l'avant tandis que l'extrémité opposée est balayée vers l'arrière. En modifiant son angle de balayage de cette manière, la traînée peut être réduite à grande vitesse (avec l'aile balayée) sans sacrifier les performances à basse vitesse (avec l'aile perpendiculaire). Il s'agit d'une variante de la conception classique de l'aile pivotante, destinée à simplifier la construction et à conserver le centre de gravité lorsque l'angle de balayage est modifié.

Histoire

Les exemples les plus anciens de cette technologie sont les projets d'avions allemands non réalisés Blohm & Voss P.202 et Messerschmitt Me P.1009-01 de l'année 1944, basés sur un brevet Messerschmitt. Après la guerre, le constructeur Dr. Richard Vogt a été amené aux États-Unis lors de l' opération Paperclip . Le concept de l'aile oblique a été ressuscité par Robert T. Jones , un ingénieur aéronautique au NASA Ames Research Center , Moffett Field , Californie. Des études analytiques et en soufflerie initiées par Jones à Ames ont indiqué qu'un avion à voilure oblique de taille transport, volant à des vitesses allant jusqu'à Mach 1,4 (1,4 fois la vitesse du son), aurait des performances aérodynamiques nettement meilleures que les aéronefs dotés d' ailes plus conventionnelles .

Dans les années 1970, un avion à hélices sans pilote a été construit et testé à Moffett Field. Connu sous le nom d'aile oblique de la NASA, le projet a souligné les caractéristiques désagréables d'un engin à de grands angles de balayage.

Jusqu'à présent, un seul avion habité, le NASA AD-1 , a été construit pour explorer ce concept. Il a effectué une série d'essais en vol à partir de 1979 . Cet avion a démontré un certain nombre de modes de couplage de roulis sérieux et d'autres expériences ont pris fin.

Théorie

L'idée générale est de concevoir un avion qui fonctionne avec un rendement élevé lorsque le nombre de Mach augmente du décollage aux conditions de croisière (M ~ 0,8, pour un avion commercial). Étant donné que deux types différents de traînée dominent dans chacun de ces deux régimes de vol, unir des conceptions haute performance pour chaque régime en une seule cellule est problématique.

Aux faibles nombres de Mach, la traînée induite domine les problèmes de traînée. Les avions au décollage et les planeurs sont les plus concernés par la traînée induite. Une façon de réduire la traînée induite est d'augmenter l'envergure effective de la surface de levage. C'est pourquoi les planeurs ont des ailes si longues et étroites. Une aile idéale a une envergure infinie et la traînée induite est réduite à une propriété bidimensionnelle. À des vitesses inférieures, pendant les décollages et les atterrissages, une aile oblique serait positionnée perpendiculairement au fuselage comme une aile conventionnelle pour offrir des qualités de portance et de contrôle maximales. Au fur et à mesure que l'avion gagnait en vitesse, l'aile pivote pour augmenter l'angle oblique, réduisant ainsi la traînée due à la zone mouillée et diminuant la consommation de carburant.

Alternativement, à des nombres de Mach augmentant vers la vitesse du son et au-delà, la traînée des vagues domine les préoccupations de conception. Lorsque l'aéronef déplace l'air, une onde sonore est générée. Balayer les ailes loin du nez de l'avion peut maintenir les ailes à l'arrière de l'onde sonore, ce qui réduit considérablement la traînée. Malheureusement, pour une conception d'aile donnée, l'augmentation du balayage diminue le rapport hauteur / largeur . À haute vitesse, à la fois subsonique et supersonique , une aile oblique pivote jusqu'à 60 degrés par rapport au fuselage de l'avion pour de meilleures performances à haute vitesse. Les études ont montré que ces angles réduiraient la traînée aérodynamique, permettant une vitesse accrue et une autonomie plus longue avec la même dépense de carburant.

Fondamentalement, il semble qu'aucune conception ne puisse être complètement optimisée pour les deux régimes de vol. Cependant, l'aile oblique semble prometteuse de se rapprocher. En augmentant activement le balayage à mesure que le nombre de Mach augmente, un rendement élevé est possible pour une large plage de vitesses.

Il est théorisé qu'une aile volante oblique pourrait considérablement améliorer le transport aérien commercial, réduisant les coûts de carburant et le bruit à proximité des aéroports. Les opérations militaires incluent la possibilité d'un chasseur / véhicule d'attaque à longue endurance.

Recherche sur les avions de ligne OFW de la NASA

Des enquêtes ont été menées sur une plate-forme OFW en cours de développement en avion de ligne transcontinental. La NASA Ames a réalisé une étude de conception préliminaire d'un avion de ligne supersonique théorique de 500 places en utilisant le concept en 1991. Suite à cette étude, la NASA a construit un petit avion de démonstration télécommandé avec une envergure de 6,1 m (20 pieds). Il n'a volé qu'une seule fois, pendant quatre minutes en mai 1994, mais ce faisant, il a démontré un vol stable avec un balayage oblique des ailes de 35 degrés à 50 degrés. Malgré ce succès, le programme de recherche à grande vitesse de la NASA et d'autres études sur les ailes obliques ont été annulés.

Projet DARPA Oblique Flying-Wing (OFW)

La DARPA ( United States Defense Advanced Research Projects Agency ) a attribué à Northrop Grumman un contrat de 10,3 millions de dollars (USD) pour la réduction des risques et la planification préliminaire d'un démonstrateur OFW X-plane, connu sous le nom de Switchblade . Ce programme a finalement été annulé, invoquant des difficultés avec les systèmes de contrôle.

Le programme visait à produire un avion de démonstration technologique pour explorer les différents défis que la conception radicale implique. L'avion proposé serait une aile volante pure (un aéronef sans autres surfaces auxiliaires telles que des queues, des canards ou un fuselage ) où l'aile est balayée avec un côté de l'avion vers l'avant et l'autre vers l'arrière de manière asymétrique. On pense que cette configuration d'avion lui confère une combinaison de vitesse élevée, de longue portée et de longue endurance. Le programme comportait deux phases. La phase I consistait à explorer la théorie et à aboutir à une conception conceptuelle, tandis que la phase II couvrait la conception, la fabrication et les essais en vol d'un avion. Le programme espérait produire un ensemble de données pouvant ensuite être utilisé lors de l'examen de la conception des futurs avions militaires.

Les essais en soufflerie pour la conception de l'avion sont terminés. La conception a été jugée «réalisable et robuste».

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes