[News] Un écoulement laminaire naturel pour des aéronefs économes en carburant

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Redbran
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[News] Un écoulement laminaire naturel pour des aéronefs économes en carburant

Message par Redbran » 18/08/2019 - 14:00:17

Longtemps considéré par les experts en aérodynamique comme le Saint-Graal de la discipline, l’écoulement laminaire naturel permettra, on l’espère, aux constructeurs aéronautiques de réduire leurs incidences sur l’environnement. Les travaux menés dans le cadre du projet ALFA visent à commercialiser cette technologie au cours des six prochaines années.

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©Projet ALFA
Les turbulences sont un phénomène certes angoissant la première fois que l’on y est confronté, mais généralement sans grandes conséquences. Ce que l’on sait moins, en revanche, c’est qu’une meilleure structure des ailes permet de réduire les incidents en vol et, partant, l’effet des turbulences sur la consommation de carburant.

C’est le principe du profil à écoulement laminaire: l’air suit une trajectoire régulière et sans obstacle autour des ailes d’un avion, ce qui permet d’obtenir une traînée minimale. Comme l’explique le Dr Peter Kortbeek, directeur de l’office des technologies chez Fokker Technologies: «La traînée dans le cas d’un écoulement laminaire est presque proportionnelle à la vitesse de l’avion à une puissance de 1,5, tandis que la traînée de l’écoulement turbulent est presque proportionnelle au carré de cette vitesse à une puissance sensiblement plus élevée, autour de 1,8.»

Un problème majeur persiste: jusqu’à présent, aucun constructeur aéronautique n’est parvenu à obtenir un écoulement laminaire naturel (NLF) sur l’intégralité du profil. En effet, cela exige la conception et la fabrication d’une forme de profil parfaite présentant une surface lisse et dépourvue de marches, d’espaces et d’ondulations dans toutes les conditions de vol, ce qui est plus facile à dire qu’à faire. L’écoulement laminaire hybride (HLF) représente la seule alternative possible, mais cette technologie exige de concevoir des systèmes caractérisés par de nombreux petits trous dans l’aile et équipés d’une pompe pour aspirer l’air de la couche limite et empêcher la transition vers la turbulence. Ces systèmes sont souvent complexes, onéreux et ont tendance à avoir une incidence négative sur le poids.

Dans le cadre du projet ALFA, le Dr Kortbeek et une équipe de GKN Fokker, en collaboration avec le Royal Netherlands Aerospace Centre (NLR), se sont fixés pour objectif de développer, concevoir et fabriquer un démonstrateur horizontal NLF grandeur nature de aéronautique (plan horizontal) présentant une surface de qualité supérieure. Bien plus qu’une preuve de concept, ils voulaient que leur technologie soit compétitive en termes de poids, de coût et de temps de production, et de capacités de maintenance et de réparation.

Y parvenir n’est pas sans peine. Le plus grand défi réside sans doute dans la conception et la fabrication de l’empennage horizontal tout en respectant les exigences relatives aux marches, aux espaces et aux ondulations dans des conditions de charge réalistes. L’équipe étudie actuellement les moyens de réduire l’écart entre le bord d’attaque et l’empennage.

«Les marches sont généralement le résultat de la présence de rivets, reliant la peau (ou le revêtement) à la structure de la voilure. L’élimination de ces rivets par collage ou soudage est l’une des solutions permettant de pallier ce problème. Une autre solution consisterait à dissimuler les rivets», explique le Dr Kortbeek. «De même, l’ondulation est le résultat de la conception et des processus de fabrication de la voilure, mais aussi des charges en conditions de vol. Répondre aux exigences NLF exige un vaste savoir-faire, étayé par des simulations.»

Aujourd’hui, trois ans après le lancement du projet et un an avant son achèvement, le Dr Kortbeek est déjà convaincu que ces objectifs seront atteints. «Le résultat le plus important du projet sera la mise au point d’un démonstrateur 1:1 qui répondra à toutes les exigences en matière de NLF. Mais surtout, cette technologie sera prête à être appliquée aux futures plateformes aériennes. Selon nos prévisions, la technologie NLF devrait équiper les aéronefs d’ici cinq ans», précise le Dr Kortbeek.

Le démonstrateur sera livré fin 2020. Sa commercialisation fait déjà l’objet de discussions avec un fabricant d’équipement d’origine (OEM).

Les stabilisateurs NLF devraient réduire la consommation de carburant des aéronefs d’environ 1 %, tandis que les ailes NLF pourraient potentiellement permettre d’atteindre les 5 %, voire plus. Ces économies de carburant, qui peuvent paraître modestes à première vue, sont en réalité considérables si l’on envisage la consommation totale de carburant d’un aéronef.

Pour plus d'information voir: projet ALFA

Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS

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