Vidéo: Un concept d'aile en forme de boîte pour des avions plus efficaces

Publié par Redbran le 08/02/2021 à 13:00
Source: © Union européenne, [2021] / CORDIS
Cela fait longtemps que les ailes doubles et séparées font office de standard en aéronautique. Mais cela ne veut pas dire qu'il n'existe pas d'autres solutions. Le projet PARSIFAL le prouve en ressuscitant une idée vieille de 100 ans qui permettrait de créer des avions plus efficaces avec une seule aile... en forme de boîte.


© PARSIFAL

Nous sommes en 1924. Ludwig Prandtl, un ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature...) allemand considéré comme le père de l'aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte principalement sur la...), présente au monde (Le mot monde peut désigner :) une de ses nouvelles idées: l'aile en forme de boîte (box wing). Par rapport aux avions classiques possédant deux ailes séparées, qui nous sont désormais familiers et dans lesquels nous avons l'habitude d'embarquer, les ailes en forme de boîte sont censées tirer le meilleur rendement possible de l'envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour...) d'un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale...), ce qui permet de diminuer la traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un...) et la consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...).

Près d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) plus tard, les avions équipés d'ailes en forme de boîte n'ont toujours pas vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), malgré des années et des années de recherches et de développements intensifs. Mais leurs avantages potentiels ont été confirmés. De récents travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) émanant de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Pise indiquent que l'aile en forme de boîte pourrait réduire de 22 % la consommation de carburant par passager.

"La configuration PrandtlPlane (PrP), que l'Université de Pise a baptisée ainsi en l'honneur de Prandtl, pourrait exercer un effet de levier dans la recherche de solutions neutres sur le plan climatique. S'il peut réduire la consommation de carburant de près de 25 % grâce aux systèmes de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) et aux carburants actuels, on ne peut qu'imaginer les avantages qu'il offrirait avec des systèmes de propulsion électriques hybrides ou à hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.)", déclare Vittorio Cipolla, professeur adjoint au département de génie civil (Le Génie civil représente l'ensemble des techniques concernant les constructions civiles. Les...) et industriel de l'Université de Pise et coordinateur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) PARSIFAL (Prandtlplane ARchitecture (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans,...) for the Sustainable Improvement of Future AirpLanes).

PARSIFAL incarne l'engagement continu manifesté par la communauté de la recherche pour concrétiser le rêve de Prandtl. De mai 2017 à juillet 2020, l'équipe du projet a évalué l'impact de l'introduction de la PrP sur des avions tels que le Boeing 737 (Le Boeing 737 est un avion de ligne construit par la société Boeing (É.-U.) depuis...) et l'Airbus A320 (La famille Airbus A320 regroupe quatre avions de ligne moyen-courrier conçus et fabriqués...), qui relèvent de la catégorie C en ce qui concerne les exigences de l'OACI en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) d'aéronefs.

Une évaluation approfondie des avantages

L'évaluation du projet a été menée sous l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) de la faisabilité technique, au moyen d'activités de conception et d'analyses haute-fidélité axées sur l'aérodynamique, la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) du vol, les structures, les systèmes de propulsion et les études d'impact. Ces dernières se sont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) particulièrement intéressées à la façon dont le remplacement des ailes classiques par la PrP pourrait jouer sur les émissions de CO2 ou d'autres émissions atmosphériques, sur le potentiel de réchauffement du globe, sur les niveaux de bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son....) perçus, sur les opérations au sol et sur le retour sur investissement pour les compagnies aériennes. Afin de garantir une comparaison précise entre les ailes en forme de boîte et la configuration standard, l'équipe du projet a mis en œuvre tous ses modèles d'analyse dans un cadre de conception multidisciplinaire adapté aux architectures conventionnelles et PrP.

"La configuration “box wing” nous permet de générer davantage de portance pour une même envergure. C'est la condition nécessaire pour transporter un plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de passagers par vol sans dépasser les exigences de classe prévues par l'OACI. La réduction de la consommation de carburant par passager-kilomètre, estimée en adoptant des approches haute-fidélité identiques pour les architectures conventionnelles et PrP, varie entre 10 % et 22 % en fonction des exigences de la mission. Des analyses similaires sont en cours pour le secteur des avions de transport régional (L'entreprise Avions de transport régional, (Aerei da Trasporto Regionale), abrégée...) dans le cadre du projet de recherche italien “PROSIB”, où la PrP est combinée avec la propulsion hybride (Une automobile hybride est un véhicule faisant appel à plusieurs types d'énergie distincts pour...) électrique", explique Vittorio Cipolla.

Outre la réduction de la consommation de carburant, les partenaires de PARSIFAL ont constaté que la PrP permettrait de réduire le potentiel de réchauffement du globe des avions de classe C d'environ 17 % en 20 ans. Par ailleurs, l'augmentation de la capacité des avions PrP (plus de 100 sièges supplémentaires) se traduirait par une réduction du nombre de vol et du bruit. Le portefeuille des passagers devrait également en profiter: selon Vittorio Cipolla, le coût par siège-kilomètre disponible pourrait diminuer de près de 12 %.

Bien que le projet soit arrivé à son terme, Vittorio Cipolla et son équipe continuent à étudier certains aspects conceptuels spécifiquement liés au PrP. Au départ, ils espéraient que le premier PrP puisse prendre son envol dès 2035. Mais, à l'instar de tant d'autres choses, la COVID-19 risque de retarder l'issue du projet.


Pour plus d'information:
Voir site du projet: https://parsifalproject.eu/
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