Configuration de l'aile - Wing configuration

L' aile Spitfire peut être classée comme : « un monoplan cantilever conventionnel à aile basse avec des ailes elliptiques non balayées de rapport d'aspect modéré et légèrement dièdre ».

La configuration des ailes d'un aéronef à voilure fixe (y compris les planeurs et les avions à moteur ) est sa disposition des surfaces de levage et connexes.

Les conceptions d'avions sont souvent classées selon leur configuration d' aile . Par exemple, le Supermarine Spitfire est un monoplan conventionnel à ailes basses en porte-à-faux de forme plane elliptique droite avec un allongement modéré et un léger dièdre.

De nombreuses variantes ont été essayées. Parfois, la distinction entre eux est floue, par exemple, les ailes de nombreux avions de combat modernes peuvent être décrites soit comme des deltas composés recadrés avec un bord de fuite en flèche (vers l'avant ou vers l'arrière), soit comme des ailes en flèche fortement effilées avec de grandes extensions de racine de bord d'attaque (ou LERX ). Certaines sont donc dupliquées ici sous plus d'une rubrique. C'est particulièrement le cas pour les types d'ailes à géométrie variable et combinées (fermées).

La plupart des configurations décrites ici ont volé (ne serait-ce que très brièvement) sur des avions de grande taille. Quelques conceptions théoriques importantes sont également notables.

Note sur la terminologie : La plupart des aéronefs à voilure fixe ont des ailes gauche et droite dans un arrangement symétrique. Strictement, une telle paire d'ailes s'appelle un avion d'aile ou simplement un avion. Cependant, dans certaines situations, il est courant de désigner un avion comme une aile, comme dans "un biplan a deux ailes", ou de se référer à l'ensemble comme une aile, comme dans "une aile de biplan a deux avions". Lorsque le sens est clair, cet article suit l'usage courant, n'étant plus précis que lorsque cela est nécessaire pour éviter toute ambiguïté ou inexactitude réelle.

Nombre et position des plans principaux

Les aéronefs à voilure fixe peuvent avoir différents nombres d'ailes :

  • Monoplan : avion à une aile. Depuis les années 1930, la plupart des avions sont des monoplans. L'aile peut être montée à différentes positions par rapport au fuselage :
    • Aile basse : montée près ou en dessous du bas du fuselage.
    • Aile médiane : montée environ à mi-hauteur du fuselage.
    • Aile d'épaule : montée sur la partie supérieure ou "épaule" du fuselage, légèrement en dessous du sommet du fuselage. Une aile d'épaule est parfois considérée comme un sous-type d'aile haute.
    • Aile haute : montée sur la partie supérieure du fuselage. Par opposition à l'aile d'épaule, s'applique à une aile montée sur une projection (comme le toit de la cabine) au-dessus du sommet du fuselage principal.
    • Aile de parasol : soulevée clairement au-dessus du haut du fuselage, typiquement par des jambes de force de cabane , pylône(s) ou piédestal(s).
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Aile basse
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Aile médiane
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Aile d'épaule
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Aile haute
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Aile de parasol

Un aéronef à voilure fixe peut avoir plusieurs aéronefs à voilure, empilés les uns au-dessus des autres :

  • Biplan : deux avions de voilure de taille similaire, empilés l'un au-dessus de l'autre. Le biplan est intrinsèquement plus léger et plus solide qu'un monoplan et était la configuration la plus courante jusqu'aux années 1930. Le tout premier Wright Flyer I était un biplan.
    • Biplan à envergure inégale : un biplan dont une aile (généralement la plus basse) est plus courte que l'autre, comme sur le Curtiss JN-4 Jenny de la Première Guerre mondiale.
    • Sesquiplane : littéralement « avions un et demi » est un type de biplan dans lequel l'aile inférieure est nettement plus petite que l'aile supérieure, que ce soit en envergure ou en corde ou les deux. Le Nieuport 17 de la Première Guerre mondiale fut notamment un succès.
    • Sesquiplan inversé : a une aile supérieure nettement plus petite. La Fiat CR.1 était en production depuis de nombreuses années.
    • Biplan Busemann : une configuration théorique d'aile supersonique, dans laquelle les ondes de choc entre les plans d'aile interfèrent pour réduire leur énergie et la traînée des vagues.
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Biplan
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Biplan à envergure inégale
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Sesquiplane
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Sesquiplan inversé
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Biplan Busemann en coupe
  • Triplan : trois avions superposés. Les triplans tels que le Fokker Dr.I ont connu une brève période de popularité pendant la Première Guerre mondiale en raison de leur maniabilité, mais ont rapidement été remplacés par des biplans améliorés.
  • Quadruplane : quatre avions superposés. Un petit nombre d' Armstrong Whitworth FK10 ont été construits pendant la Première Guerre mondiale mais n'ont jamais servi.
  • Multiplan : plusieurs plans, parfois utilisé pour signifier plus d'un ou plus qu'un nombre arbitraire. Le terme est parfois appliqué aux arrangements empilés en tandem ainsi que verticalement. Le Multiplane de 1907 d' Horatio Frederick Phillips vola avec succès avec deux cents foils. Voir aussi l'aile tandem, ci-dessous.
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Triplan
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Quadruplan
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Multiplan

Une conception en quinconce a l'aile supérieure légèrement en avant de l'inférieure. Longtemps pensé pour réduire l'interférence causée par l'air à basse pression sur l'aile inférieure se mélangeant à l'air à haute pression sous l'aile supérieure; cependant, l'amélioration est minime et son principal avantage est d'améliorer l'accès au fuselage. Il est courant sur de nombreux biplans et triplans à succès. Le décalage arrière est également observé dans quelques exemples tels que le Beechcraft Staggerwing .

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Biplan non décalé
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Les attaquants vacillent
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Décalage arrière
  • Une conception d' aile en tandem a deux ailes, l'une derrière l'autre : voir les empennages et les avant - plans ci-dessous. Certains des premiers types avaient des piles en tandem de plusieurs avions, comme le bateau volant Caproni Ca.60 à neuf ailes avec trois piles de triplans en tandem.
  • Une aile cruciforme est un ensemble de quatre ailes individuelles disposées en forme de croix . La croix peut prendre deux formes :
    • Ailes également espacées autour de la section transversale du fuselage, situées dans deux plans à angle droit, comme sur un missile typique .
    • Ailes se trouvant ensemble dans un seul plan horizontal autour d'un axe vertical, comme dans l'aile de rotor cruciforme ou l'aile en X.
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Arme aile cruciforme
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Aile de rotor cruciforme ou rotor d'aile X

Support d'aile

Pour se soutenir, une aile doit être rigide et solide et par conséquent peut être lourde. En ajoutant un contreventement externe, le poids peut être considérablement réduit. À l'origine, un tel contreventement était toujours présent, mais il provoque une grande traînée à des vitesses plus élevées et n'a pas été utilisé pour des conceptions plus rapides depuis le début des années 1930.

Les genres sont :

  • En porte -à- faux : autoportant. Toute la structure est enterrée sous la peau aérodynamique, donnant un aspect propre avec une faible traînée.
  • Contreventé : les ailes sont soutenues par des éléments structuraux externes. Presque toutes les conceptions multi-plans sont contreventées. Certains monoplans, en particulier les premiers modèles tels que le Fokker Eindecker , sont également renforcés pour gagner du poids. Les ailes contreventées sont de deux types :
    • Entretoise contreventée : une ou plusieurs entretoises rigides aident à soutenir l'aile, comme sur le Fokker D.VII . Une jambe de force peut agir en compression ou en tension à différents points du régime de vol.
    • Contreventés : seuls (comme sur le Boeing P-26 Peashooter ) ou, plus généralement, en complément des haubans, les câbles de tension permettent également de soutenir l'aile. Contrairement à une entretoise, un fil ne peut agir qu'en traction.
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Cantilever
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Contreventement
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Fil contreventé
Un multiplan contreventé peut avoir une ou plusieurs « baies », qui sont les compartiments créés en ajoutant des entretoises interplans ; le nombre de baies se réfère à un seul côté des panneaux d'aile de l'avion. Par exemple, le de Havilland Tiger Moth est un biplan à une seule baie alors que le Bristol F.2 Fighter est un biplan à deux baies.
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Biplan à une seule travée
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Biplan à deux baies
  • Aile fermée : deux plans d'aile sont fusionnés ou joints structurellement au niveau ou près des extrémités d'une manière ou d'une autre. Cela rigidifie la structure et peut réduire les pertes aérodynamiques aux extrémités. Les variantes incluent :
    • Aile carrée : les plans supérieur et inférieur sont reliés par un aileron vertical entre leurs extrémités. Le premier décollage et vol sans aide officiellement assisté, le 14-bis de Santos-Dumont , utilisait cette configuration et certains biplans Dunne étaient également de ce type. Des ailes caissons tandem ont également été étudiées (voir description de l' aile jointe ci-dessous).
    • Aile carrée annulaire : Un type d'aile carrée dont les ailerons verticaux se courbent en continu, se fondant en douceur dans les extrémités des ailes. Un premier exemple était le Blériot III , qui comportait deux ailes annulaires en tandem.
    • Annulaire (cylindrique) : l'aile a la forme d'un cylindre. Le Coléoptère avait une aile et un fuselage concentriques. Il a décollé et atterri verticalement, mais n'a jamais réussi à passer au vol horizontal. Des exemples avec l'aile montée sur le dessus du fuselage ont été proposés mais jamais construits.
    • Annulaire (planaire) : l'aile a la forme d'un disque percé d'un trou. Un certain nombre de monoplans annulaires Lee-Richards ont volé peu de temps avant la Première Guerre mondiale.
    • Aile jointe : une disposition en tandem dans laquelle l'aile basse avant s'incline vers l'arrière et/ou l'aile haute arrière s'incline vers l'avant de telle sorte qu'elles se rejoignent au niveau ou près des extrémités pour former une surface continue en forme de losange ou de triangle creux. La Ligeti Stratos est un exemple rare.
      • Aile rhomboïdale : une aile jointe constituée de quatre surfaces disposées en losange. Le biplan Edwards Rhomboidal de 1911 avait les deux ailes dans le même avion et n'a pas réussi à voler.
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Aile de boîte
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Aile de caisson annulaire
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Aile cylindrique
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Aile jointe
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Aile annulaire plate
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Aile rhomboïdale

Les ailes peuvent également être caractérisées comme :

  • Rigide : suffisamment rigide pour maintenir le profil de la voilure dans des conditions variables de flux d'air. Une aile rigide peut avoir un contreventement extérieur et/ou un revêtement en tissu.
  • Souple :
    • La surface peut être flexible, typiquement une membrane mince. Nécessite un contreventement externe et/ou une pression du vent pour maintenir la forme de la voilure . Les types communs incluent l' aile Rogallo , le parafoil et la plupart des cerfs-volants .
    • Une structure par ailleurs rigide peut être conçue pour fléchir, soit parce qu'elle est intrinsèquement aéroélastique comme dans l' aile aéroisoclinique , soit parce que des changements de forme sont activement introduits.
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Aile delta rigide
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Aile souple Rogallo

Forme de plan d'aile

Le plan de l'aile est la silhouette de l'aile vue d'en haut ou d'en bas.

Voir aussi les types à géométrie variable qui font varier la forme du plan de l'aile pendant le vol.

Ratio d'aspect

Le rapport d'aspect est la durée divisée par la moyenne corde ou moyenne. C'est une mesure de la longueur et de la finesse de l'aile lorsqu'elle est vue d'en haut ou d'en bas.

  • Faible allongement : aile courte et trapue. Structurellement plus efficace et taux de roulis instantané plus élevé. Ils ont tendance à être utilisés par des avions de chasse, tels que le Lockheed F-104 Starfighter , et par des avions à très grande vitesse, notamment le North American X-15 .
  • Allongement modéré : aile polyvalente, très utilisée, par exemple sur le transport Douglas DC-3 .
  • Ratio d'allongement élevé : aile longue et élancée. Plus efficace aérodynamiquement, ayant moins de traînée induite. Ils ont tendance à être utilisés par des avions subsoniques à haute altitude tels que des avions de ligne comme le Bombardier Dash 8 et par des planeurs haute performance tels que le Glaser-Dirks DG-500 .
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Rapport d'aspect faible
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Rapport d'aspect modéré
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Rapport d'aspect élevé

La plupart des configurations à géométrie variable font varier le rapport hauteur/largeur d'une manière ou d'une autre, soit délibérément, soit comme effet secondaire.

Variation de l'accord le long de la travée

La corde de l' aile peut varier le long de l'envergure de l'aile, pour des raisons à la fois structurelles et aérodynamiques.

  • Corde constante : bords d'attaque et de fuite parallèles. Le plus simple à fabriquer et courant là où le faible coût est important, comme sur le Piper J-3 Cub, mais inefficace car la section extérieure génère peu de portance tout en ajoutant à la fois du poids et de la traînée. Parfois connue sous le nom d' aile Hershey Bar en Amérique du Nord en raison de sa similitude de forme avec une barre de chocolat.
  • Conique : l'aile se rétrécit vers la pointe. Structurellement et aérodynamiquement plus efficace qu'une aile à corde constante, et plus facile à réaliser que le type elliptique.
    • Trapézoïdale : une aile effilée avec des bords d'attaque et de fuite droits : peut être non balayée ou balayée. L'aile droite effilée est l'une des formes de plan d'aile les plus courantes, comme on le voit sur le Messerschmitt Bf 109 .
    • Conique inversé : l'aile est la plus large près de la pointe. Structurellement inefficace, conduisant à un poids élevé. Volé expérimentalement sur le XF-91 Thunderceptor pour tenter de surmonter les problèmes de décrochage des ailes en flèche.
    • Composé conique : la conicité s'inverse vers la racine. Typiquement contreventé pour maintenir la rigidité. Utilisé sur l' avion de coopération de l'armée Westland Lysander pour augmenter la visibilité de l'équipage.
  • Corde constante à section extérieure effilée : variante courante rencontrée par exemple sur de nombreux types de Cessna .
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Accord constant
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Conique (Trapézoïdal)
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Conique inversé
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Composé conique
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Corde constante,
extérieur conique
  • Elliptique : les bords d'attaque et de fuite sont courbés de telle sorte que la longueur de la corde varie de manière elliptique par rapport à l'envergure. Théoriquement le plus efficace, mais difficile à réaliser. Célèbre utilisé sur le Supermarine Spitfire . (Notez qu'enthéorie aérodynamique , le terme « elliptique » décrit la distribution optimale de la portance sur une aile et non sa forme).
    • Semi-elliptique : seul le bord d'attaque ou de fuite est elliptique, l'autre étant droit, comme pour les bords de fuite elliptiques du Seversky P-35 .
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Elliptique
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Semi-elliptique
  • Aile d'oiseau : une forme incurvée ressemblant à l'aile déployée d'un oiseau. Populaire pendant les années pionnières, et a obtenu un certain succès sur l' Etrich Taube où sa forme en plan a été inspirée par la graine de zanonia ( Alsomitra macrocarpa ).
  • Aile de chauve-souris : une forme à nervures radiales. Le Whitehead No. 21 de 1901 a fait l'objet de réclamations pour le premier vol motorisé contrôlé.
  • Circulaire : forme en plan approximativement circulaire. Le Vought XF5U utilisait de grandes hélices près des extrémités qui, selon Vought, dissipaient ses tourbillons d'extrémité d'aile et disposaient d'un empennage intégré pour la stabilité.
    • Soucoupe volante : aile volante circulaire. Intrinsèquement instable, comme l'a démontré l' Avrocar .
    • Aile de disque : une variante dans laquelle le disque entier tourne. Populaire sur les jouets tels que le Frisbee .
    • Aile annulaire plate : le cercle est percé, formant une aile fermée (voir ci-dessus). Les monoplans annulaires Lee-Richards ont volé peu de temps avant la Première Guerre mondiale.
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Oiseau
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comme une chauve-souris
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Circulaire
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Soucoupe volante
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Plat annulaire
  • Delta : plan de forme triangulaire avec bord d'attaque en flèche et bord de fuite droit. Offre les avantages d'une aile en flèche, avec une bonne efficacité structurelle et une faible surface frontale. Les inconvénients sont la faible charge alaire et la zone mouillée élevée nécessaires pour obtenir la stabilité aérodynamique. Les variantes sont :
    • Delta sans queue : une conception classique à grande vitesse, utilisée par exemple dans la série Dassault Mirage III .
    • Tailed delta : ajoute un empennage conventionnel, pour améliorer la maniabilité. Utilisé sur le Mikoyan-Gurevich MiG-21 .
    • Delta coupé : les extrémités des ailes sont coupées. Cela permet d'éviter la traînée de la pointe à des angles d'attaque élevés. Le Fairey Delta 1 avait aussi une queue. À l'extrême, se fond dans la configuration "à balayage conique".
    • Composé delta ou double delta : la section intérieure a un bord d'attaque (généralement) plus raide que sur la Saab Draken . Cela améliore la portance à des angles d'attaque élevés et retarde ou empêche le décrochage. En revanche, la Saab Viggen a une section intérieure de balayage réduit pour éviter les interférences de son avant-plan canard.
    • Delta ogival : une double courbe en « verre à vin » harmonieusement mélangée englobant les bords d'attaque et la pointe d'un delta composé recadré. Vu sous forme sans queue sur les transports supersoniques Concorde .
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Delta sans queue
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Delta à queue
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Delta recadré
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Delta composé
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Delta ogival

Balayage des ailes

Les ailes peuvent être balayées vers l'arrière, ou parfois vers l'avant, pour diverses raisons. Un petit degré de balayage est parfois utilisé pour ajuster le centre de portance lorsque l'aile ne peut pas être attachée dans la position idéale pour une raison quelconque, comme la visibilité d'un pilote depuis le cockpit. D'autres utilisations sont décrites ci-dessous.

  • Droit : s'étend perpendiculairement à la ligne de vol. L'aile la plus structurellement efficace, elle est courante pour les conceptions à basse vitesse depuis les tout premiers jours du Wright Flyer .
  • Balayé vers l'arrière (alias "aile balayée") : L'aile balaye vers l'arrière de la racine à la pointe. Dans les premiers exemples sans queue, tels que l' avion Dunne , cela permettait à la section extérieure de l'aile d'agir comme un empennage conventionnel(queue) pour assurer la stabilité aérodynamique. À des vitesses transsoniques , les ailes en flèche ont une traînée plus faible, mais peuvent mal se comporter dans ou à proximité d'un décrochage et nécessitent une rigidité élevée pour éviter l' aéroélasticité à haute vitesse. Commun sur les conceptions hautement subsoniques et supersoniques précoces telles que le Hawker Hunter .
  • Balayée vers l'avant : l'aile s'incline vers l'avant à partir de l'emplanture. Les avantages sont similaires au balayage arrière, il évite également les problèmes de décrochage et réduit les pertes en pointe permettant une aile plus petite, mais nécessite une rigidité encore plus grande pour éviter le flottement aéroélastique comme sur le Sukhoi Su-47 . Le HFB 320 Hansa Jet utilisait un balayage vers l'avant pour empêcher le longeron d'aile de traverser la cabine. Les petitsaéronefs à ailes épaulées peuvent utiliser un balayage vers l'avant pour maintenir un CoG correct.

Certains types de géométrie variable font varier le balayage de l'aile pendant le vol :

  • Swing-wing : aussi appelé "aile à balayage variable". Les ailes gauche et droite varient leur balayage ensemble, généralement vers l'arrière. Vu dans quelques types d'avions militaires, tels que le General Dynamics F-111 Aardvark .
  • Aile oblique : une seule aile pleine envergure pivote autour de son milieu, de sorte qu'un côté s'incline vers l'arrière et l'autre vers l'avant. A volé sur l'avion de recherche AD-1 de la NASA .
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Droit
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Balayé
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Balayé vers l'avant
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Balayage variable
(swing-wing)
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Aile oblique à géométrie variable

Variation de balayage le long de la portée

L'angle d'une aile en flèche peut également être modifié, ou coudé, le long de la travée :

  • Croissant : la section externe de l'aile est balayée moins fortement que la section interne, pour obtenir un meilleur compromis entre le délai de choc transsonique et le contrôle du flux dans le sens de l'envergure . Utilisé sur le Handley Page Victor .
  • Flèche coudée : aérodynamiquement identique au delta composé, mais avec le bord de fuite également coudé vers l'intérieur. Testé expérimentalement sur le General Dynamics F-16XL .
  • M-wing : la section intérieure de l'aile balaie vers l'avant et la section extérieure balaie vers l'arrière. Permet à l'aile d'être fortement balayée tout en minimisant les effets indésirables de la flexion aéroélastique . Périodiquement étudié, mais jamais utilisé sur un avion.
  • W-wing : Un M-wing inversé. Proposé pour le Blohm & Voss P.188 mais encore moins étudié que le M-wing et finalement jamais utilisé.
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Croissant
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Flèche coudée
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M-aile
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W-aile

Asymétrique

Sur quelques avions asymétriques, les côtés gauche et droit ne sont pas des images miroir l'un de l'autre :

  • Disposition asymétrique : le Blohm & Voss BV 141 avait un fuselage séparé et une nacelle d'équipage décalée de chaque côté pour donner à l'équipage un bon champ de vision.
  • Envergure asymétrique : sur plusieurs chasseurs italiens tels que l' Ansaldo SVA , une aile était légèrement plus longue que l'autre pour aider à contrer le couple moteur.
  • Aile oblique : une aile s'incline vers l'avant et l'autre vers l'arrière. L' AD-1 de la NASA avait une structure d'aile pleine envergure avec un balayage variable.
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Asymétrique Contre-couple
par travée asymétrique

Aile oblique à géométrie variable

Empennages et avant-plans

L' aile à section aérodynamique classique est instable en tangage et nécessite une certaine forme de surface de stabilisation horizontale. De plus, il ne peut fournir aucun contrôle de tangage significatif, nécessitant une surface de contrôle séparée (ascenseur) montée ailleurs - généralement sur le stabilisateur horizontal.

  • Conventionnel : surface « empennage » à l'arrière de l'avion, faisant partie de l'empennage ou de l' empennage . Ce n'est pas devenu la convention pendant quelques années après les Wright, le Blériot VII de 1907 étant le premier exemple réussi.
  • Canard : surface "avant-plan" à l'avant de l'avion. Commun dans les années pionnières, mais à partir du déclenchement de la Première Guerre mondiale, aucun modèle de production n'est apparu jusqu'à la Saab Viggen en 1967.
  • Tandem : deux ailes principales, l'une derrière l'autre. Les deux offrent une portance importante. Un exemple est le Rutan Quickie . Pour assurer la stabilité longitudinale, les ailes doivent présenter des caractéristiques aérodynamiques différentes : typiquement l'angle d'incidence et/ou les voilures choisies diffèrent entre les deux ailes.
  • Trois surfaces : les deux surfaces auxiliaires conventionnelles de queue et de canard. Des exemples modernes comprennent le Sukhoi Su-33 , tandis queexemples pionniers comprennent le Voisin-Farman I .
  • Queue extérieure : divisée en deux, chaque moitié étant montée sur une bôme courte juste derrière et à l'extérieur d'un bout d'aile. Il comprend des stabilisateurs horizontaux extérieurs (OHS) et peut inclure ou non des stabilisateurs verticaux supplémentaires montés sur la flèche (ailettes). Dans cette position, les surfaces de la queue interagissent de manière constructive avec les tourbillons de bout d'aile pour réduire considérablement la traînée. Utilisé pour les composites à l'échelle SpaceShipOne .
  • Sans queue : pas de surface séparée, à l'avant ou à l'arrière. Les surfaces portantes et stabilisatrices peuvent être réunies dans un même plan, comme sur le Short SB.4 Sherpa dont l'ensemble des bouts d' aile fait office d' élevons . Alternativement, le profil de la voilure peut être modifié pour fournir une stabilité inhérente, comme sur le Dunne D.5 . Les aéronefs ayant un empennage mais pas d'empennage vertical ont également été décrits comme « sans queue ».
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Queue conventionnelle
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Canard
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Tandem
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Trois surfaces
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Queue hors-bord
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Sans queue

Dièdre et anèdre

Le fait d'incliner les ailes vers le haut ou vers le bas dans le sens de l'envergure de la racine à la pointe peut aider à résoudre divers problèmes de conception, tels que la stabilité et le contrôle en vol.

  • Dièdre : les pointes sont plus hautes que la racine comme sur le Santos-Dumont 14-bis , donnant une forme de « V » peu profond vu de face. Ajoute une stabilité latérale.
  • Anhédrale ou cataédrique : les pointes sont plus basses que la racine, comme sur le premier Wright Flyer ; le contraire de dièdre. Utilisé pour réduire la stabilité là où une autre caractéristique entraîne une trop grande stabilité.

Certains biplans ont différents degrés de dièdre/anèdre sur différentes ailes. Le Sopwith Camel avait une aile supérieure plate et un dièdre sur l'aile inférieure, tandis que le Hanriot HD-1 avait un dièdre sur l'aile supérieure mais aucun sur l'aile inférieure.

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Dièdre
 
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Anèdre
 
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Biplan avec dièdre
sur les deux ailes
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Biplan avec dièdre
sur aile inférieure

Dans une aile coudée ou polyédrique , l'angle dièdre varie le long de la travée. (Notez que la description "à manivelle" varie dans l'utilisation. Voir aussi Forme de plan de flèche à manivelle.)

  • Aile de mouette : dièdre net sur la section d'emplanture, peu ou pas sur la section principale, comme sur lechasseur PZL P.11 . Parfois utilisé pour améliorer la visibilité vers l'avant et vers le haut et peut être utilisé comme aile supérieure sur un biplan comme sur le Polikarpov I-153 .
  • Aile de mouette inversée : anédrique sur la section racine, dièdre sur la section principale. Le contraire d'une aile de mouette. Peut être utilisé pour réduire la longueur des jambes de train d'atterrissage montées sur les ailes tout en permettant un fuselage surélevé, comme sur le bombardier en piquéallemand Junkers Ju 87 Stuka .
  • Extrémité coudée ou inclinée : le dièdre de section d'extrémité diffère de l'aile principale. Les pointes peuvent avoir un dièdre vers le haut comme sur le F-4 Phantom II ou vers le bas comme sur le Northrop XP-56 Black Bullet .
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Aile de mouette
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Aile de mouette inversée
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Conseils dièdres
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Conseils anédriques
  • L' aile de canal comprend une section de l'aile formant un conduit partiel autour ou immédiatement derrière une hélice. Volé depuis 1942 sous forme de prototype uniquement, notamment sur l' avion Custer Channel Wing .
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Aile de canal

Ailes contre corps

Certaines conceptions n'ont pas de jointure nette entre l'aile et le fuselage, ou le corps. Cela peut être dû au fait que l'un ou l'autre de ces éléments est manquant, ou parce qu'ils se confondent :

  • Aile volante : l'avion n'a pas de fuselage distinct ni de queue horizontale (bien que des ailerons et des cosses, des cloques, etc. puissent être présents) comme sur le bombardier furtif B-2 .
  • Corps mixte ou corps d' aile mixte : une transition en douceur se produit entre l'aile et le fuselage, sans ligne de séparation dure. Réduit la zone mouillée et peut également réduire les interférences entre le flux d'air au-dessus de l'emplanture de l'aile et tout corps adjacent, réduisant dans les deux cas la traînée. L' avion espion Lockheed SR-71 illustre cette approche.
  • Corps de levage : l'avion manque d'ailes identifiables mais s'appuie sur le fuselage (généralement à des vitesses élevées ou à des angles d'attaque élevés) pour fournir une portance aérodynamique comme sur le X-24 .
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Aile volante
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Corps mélangé
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Corps de levage

Certaines conceptions peuvent appartenir à plusieurs catégories en fonction de l'interprétation, par exemple, de nombreux drones ou drones peuvent être considérés soit comme un corps d'aile mélangé sans queue, soit comme une aile volante avec une corde centrale profonde.

Géométrie variable

Un avion à géométrie variable est capable de changer sa configuration physique pendant le vol.

Certains types d'embarcations à géométrie variable font la transition entre les configurations à voilure fixe et à voilure tournante. Pour en savoir plus sur ces hybrides, voir levage motorisé .

Forme de plan variable

  • Aile à flèche variable ou Swing-wing . Les ailes gauche et droite varient leur balayage ensemble, généralement vers l'arrière. Le premier balayage d'aile réussi en vol a été effectué par le Bell X-5 au début des années 1950. Dans le Beech Starship , seuls les avant-plans canard ont un balayage variable.
  • Aile oblique : une seule aile pleine envergure pivote autour de son point médian, comme utilisé sur le NASA AD-1 , de sorte qu'un côté balaie vers l'arrière et l'autre vers l'avant.
  • Aile télescopique : la section extérieure de l'aile se télescope au-dessus ou à l'intérieur de la section intérieure de l'aile, variant l'envergure, l'allongement et la surface de l'aile, comme utilisé sur le planeur FS-29 TF .
  • Aile amovible . L' étude WS110A a proposé une longue aile pour le décollage et la croisière subsoniques, qui a ensuite détaché les panneaux extérieurs pour se retirer, laissant une aile de courte envergure pour le vol supersonique. (Voir aussi l' aile coulissante ci-dessous.)
  • Aile en extension ou aile en expansion : une partie de l'aile se rétracte dans la structure principale de l'avion pour réduire la traînée et le buffet à basse altitude pour le vol à grande vitesse, et n'est déployée que pour le décollage, la croisière à basse vitesse et l'atterrissage. Le biplan Gérin Varivol , qui a volé en 1936, a étendu les bords d'attaque et de fuite pour augmenter la surface de l'aile.
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Balayage variable
(swing-wing)
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Aile oblique à géométrie variable
 
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Aile télescopique
 
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Aile extensible
 
  • Aile repliable : une partie de l'aile s'étend pour le décollage et l'atterrissage, et se replie pour le vol à grande vitesse. Les sections extérieures de l' aile XB-70 Valkyrie se sont repliées pendant la croisière supersonique. (De nombreux avions ont des ailes qui peuvent être repliées pour être stockées au sol ou à bord d'un navire ; ce ne sont pas des ailes repliables au sens utilisé ici.)
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Aile repliable

Section variable

  • Incidence variable : le plan de voilure peut s'incliner vers le haut ou vers le bas par rapport au fuselage. L'aile du Vought F-8 Crusader a été tournée, soulevant le bord d'attaque au décollage pour améliorer les performances. Si des propulseurs motorisés sont installés sur l'aile pour permettre un décollage vertical ou des performances STOVL , fusionne dans lacatégorie de portance motorisée .
  • Cambre variable : les sections de bord d'attaque et/ou de fuite de l'ensemble de l'aile pivotent pour augmenter le cambre effectif de l'aile et parfois aussi sa surface. Cela améliore la maniabilité. Un premier exemple a été volé sur le Westland N.16 de 1917.
  • Épaisseur variable : la section centrale supérieure de l'aile peut être surélevée pour augmenter l'épaisseur et la cambrure de l'aile pour l'atterrissage et le décollage, et réduite pour la grande vitesse. Charles Rocheville et d'autres ont piloté des avions expérimentaux.
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Aile à incidence variable
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Variable carrossage
aerofoil
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Profil aérodynamique à épaisseur variable

Polymorphisme

Une aile polymorphe est capable de changer le nombre d'avions en vol. Les prototypes Nikitin-Shevchenko IS de "combattant pliant" ont pu se transformer entre les configurations biplan et monoplan après le décollage en repliant l'aile inférieure dans une cavité dans l'aile supérieure.

L' aile coulissante est une variante de l'idée polymorphe, selon laquelle un monoplan à aile basse était équipé d'une deuxième aile "glissante" détachable au-dessus pour aider au décollage, qui était ensuite larguée une fois en l'air. L'idée a d'abord été lancée sur le Hillson Bi-mono expérimental .

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Aile polymorphe
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Aile coulissante

Petites surfaces indépendantes

Diverses surfaces mineures

Les aéronefs peuvent avoir des surfaces aérodynamiques mineures supplémentaires. Certains d'entre eux sont traités dans le cadre de la configuration globale de l'aile :

  • Ailette : petite nageoire au bout de l'aile, généralement tournée vers le haut. Réduit la taille des tourbillons libérés par l'extrémité de l'aile, et donc également la traînée de la pointe.
  • Virure : petite surface, généralement plus longue que large et montée sur le fuselage. Les virures peuvent être situées à différentes positions afin d'améliorer le comportement aérodynamique. Les extensions d'emplanture du bord d'attaque (LERX) sont aussi parfois appelées virures d'aile.
  • Chine : profil à arêtes vives courant le long du fuselage. Lorsqu'il est utilisé de manière aérodynamique, il est étendu vers l'extérieur pour former une surface portante, se fondant généralement dans l'aile principale. En plus d'améliorer la maniabilité à basse vitesse (angle d'attaque élevé), offre une portance supplémentaire à des vitesses supersoniques élevées pour une augmentation minimale de la traînée. Vu sur le Lockheed SR-71 Blackbird .
  • Moustache : petite surface canard à allongement élevé n'ayant pas de surface de contrôle mobile. Il est généralement rétractable pour les vols à grande vitesse. Dévie l'air vers le bas sur l'emplanture de l'aile, pour retarder le décrochage. Vu sur le Dassault Milan .

Fonctionnalités mineures supplémentaires

Des caractéristiques mineures supplémentaires peuvent être appliquées à une surface aérodynamique existante telle que l'aile principale :

Portée élevée

Appareils à haute portance

Les dispositifs hypersustentateurs maintiennent la portance à basse vitesse et retardent le décrochage pour permettre des vitesses de décollage et d'atterrissage plus lentes :

  • Lame et fente : une latte de bord d'attaque est une petite aile s'étendant devant le bord d'attaque principal. L'espace dans le sens de l'envergure derrière elle forme une fente de bord d'attaque. L'air circulant à travers la fente est dévié vers l'arrière par la latte pour s'écouler sur l'aile, permettant à l'avion de voler à des vitesses d'air inférieures sans séparation de flux ni décrochage. Une latte peut être fixe ou escamotable.
  • Flap : une surface aérodynamique articulée, généralement sur le bord de fuite, qui est tournée vers le bas pour générer une portance et une traînée supplémentaires. Les types incluent simple, fendu et fendu. Certains, tels que les volets Fowler , s'étendent également vers l'arrière pour augmenter la surface de l'aile. Le volet Krueger est un appareil de pointe.
  • Cuff : une extension du bord d'attaque qui modifie la section aérodynamique, typiquement pour améliorer les caractéristiques à basse vitesse.

Contrôle du débit dans le sens

Dispositif de contrôle de débit dans le sens de l'envergure

Sur une aile en flèche, l'air a tendance à s'écouler aussi bien latéralement qu'en arrière et réduire cela peut améliorer l'efficacité de l'aile :

  • Clôture de l'aile : une plaque plate s'étendant le long de la corde de l'aile et sur une courte distance verticalement. Utilisé pour contrôler le flux d'air dans le sens de l'envergure sur l'aile.
  • Bord d'attaque Dogtooth : crée une forte discontinuité dans le flux d'air au-dessus de l'aile, perturbant le flux dans le sens de l'envergure.
  • Bord d'attaque cranté : agit comme une dent de chien.

Création de tourbillons

Appareils Vortex

Les dispositifs à vortex maintiennent le flux d'air à basse vitesse et retardent le décrochage, en créant un vortex qui réénergise la couche limite proche de l'aile.

  • Générateur de vortex : petite saillie triangulaire sur l'extrados de l'aile d'attaque ; généralement, plusieurs sont espacés le long de l'envergure de l'aile. Les générateurs de vortex créent une traînée supplémentaire à toutes les vitesses.
  • Vortilon : une plaque plate fixée au dessous de l'aile près de son bord d'attaque extérieur, à peu près parallèle au flux d'air normal. À basse vitesse, les effets de pointe provoquent un écoulement local dans le sens de l'envergure qui est dévié par le vortilon pour former un vortex passant au-dessus de l'aile.
  • Extension de la racine du bord d'attaque (LERX) : génère un fort vortex sur l'aile à des angles d'attaque élevés, mais contrairement aux générateurs de vortex, il peut également augmenter la portance à des angles aussi élevés, tout en créant une traînée minimale en vol en palier.

Réduction de la traînée

Dispositifs de réduction de traînée
  • Corps anti-choc : une forme de nacelle profilée ajoutée au bord d'attaque ou de fuite d'une surface aérodynamique, pour retarder l'apparition du décrochage des chocs et réduire la traînée des ondes transsoniques. Parfois appelée carotte Küchemann .
  • Carénages de natures diverses, tels que blisters, pylônes et nacelles de bout d'aile, contenant des équipements qui ne peuvent rentrer à l'intérieur de l'aile, et dont le seul but aérodynamique est de réduire la traînée créée par l'équipement.
  • Filet , un type de carénage : un petit remplissage incurvé à la jonction de deux surfaces, telles qu'une aile et un fuselage, les mélangeant en douceur pour réduire la traînée.

Voir également

Remarques

Les références

Liens externes