Un pas de plus vers l'hélicoptère intelligent

Publié par Redbran le 08/04/2017 à 00:00
Source: CORDIS-Europa
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Les systèmes actifs de contrôle d'écoulement utilisés dans les pales de rotor peuvent adapter leurs propriétés aérodynamiques en fonction des conditions d'écoulement d'air. Des chercheurs financés par l'UE ont développé une méthode de calcul pour mettre en œuvre ces systèmes innovants, qui devraient permettre d'atteindre une vitesse plus élevée et de réduire le bruit.


Ampleur du tourbillon dans un plan de symétrie. Illustration: projet COMROTAG
Le projet COMROTAG (Development and testing of computational methods to simulate helicopter rotors with active gurney flap) faisait partie de l'entreprise commune Clean Sky. L'équipe s'est penchée sur les systèmes d'ailerons Gurney actifs dans les pales de rotor d'hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors...).

Le déploiement de ces systèmes n'est pas une tâche aisée, du fait des limitations en termes de géométrie, cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le...) (fréquences élevées du mouvement) et de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), propres au fonctionnement normal des pales de rotor. En utilisant des simulations informatiques et des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) d'essais en soufflerie, l'équipe du projet a étudié la configuration de ces actionneurs dans différents scénarios de vol.

"Durant les simulations de vol, les contrôles de l'angle des pales étaient ajustés de façon à ce que le rotor génère la poussée et les moments recherchés. Pour comparer les différentes configurations, nous avons utilisé un ratio appelé 'charge de puissance'", explique le Dr Wienczyslaw Stalewski de l'Instytut Lotnictwa en Pologne, qui dirige la recherche.

Des ailerons Gurney actifs

Parmi les concepts de pale intelligente en cours de développement, l'aileron Gurney actif a été sélectionné pour le démonstrateur technologique intégré d'hélicoptère 'vert' de l'initiative Clean Sky. Ce choix s'est basé sur son impact potentiel au niveau des performances de l'hélicoptère ainsi que sur son niveau de maturité technologique.

Le déploiement actif d'ailerons Gurney lors de la phase de recul du mouvement des pales de rotor améliore la force de levage de l'hélicoptère, ainsi que ses performances globales. Cette technologie est déjà parvenue à un état de développement avancé. Cependant, des études numériques et des essais en soufflerie sur les pales de rotor sont encore nécessaires pour la valider.

"L'objectif de COMROTAG était d'évaluer par le calcul les avantages des ailerons Gurney actifs sur les pales d'hélicoptère lors de vols à l'échelle réelle", déclare le Dr Stalewski. L'équipe du projet a dû tenir compte des diverses forces aérodynamiques impliquées, mais également identifier des combinaisons de niveaux d'extension pour le mécanisme, la direction et la vitesse du flux d'air.

"Heureusement, nous avons pu surmonter les difficultés liées à la reproduction du phénomène profond de décrochage dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) apparaissant sur la pale reculante, et nous avons également pu réaliser l'ajustement du rotor dans ces conditions de vol dangereuses. Cela a exigé beaucoup plus de calculs que les simulations de vol dynamiques sans décrochage", ajoute-t-il.

Le calcul de dynamique des fluides en vol

Le module de simulation de "rotor virtuel" en cours de développement dans l'Instytut Lotnictwa a été modifié pour modéliser de façon précise l'empennage et le battement (En acoustique, le battement est une interférence entre deux sons de fréquences...) des pales ainsi que le mouvement cyclique des ailerons Gurney actifs. Cet ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de fonctions définies par l'utilisateur a été lié au logiciel de CFD (mécanique des fluides) Ansys Fluent, couramment utilisé en ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de...).

"Le mouvement de battement a été reproduit par des déformations locales du maillage de calcul environnant. La méthodologie de déformation du maillage spécialement développée pour COMROTAG s'est avérée une alternative réussie aux méthodes par maillages superposés", fait remarquer le Dr Stalewski.

Les résultats de la simulation apportent une aide précieuse aux chercheurs travaillant à la mise en œuvre d'ailerons de Gurney actifs sur les pales de rotor. Des essais sur hélicoptères peuvent être planifiés pour obtenir des conditions de vol où les avantages sont plus prononcés ou pour éviter des situations dangereuses remettant en cause la sécurité du vol."

La nouvelle méthodologie de calcul devrait soutenir le développement de solutions d'actionneurs répondant à la fois aux exigences de durabilité et de fiabilité de l'industrie aérospatiale (L'aérospatiale (nom commun féminin singulier) est une discipline scientifique qui...). La prochaine génération d'hélicoptères intelligents s'élèvera bientôt dans les airs.

Pour plus d'information voir:
- Development and Testing of Computational Methods to Simulate Helicopter Rotors with Active Gurney Flap
- Projet COMROTAG
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