FR2783497A1 - Avion a aile supercritique a faible trainee d'onde - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne les ailes pour avions de transport subsoniques. Les ailes modernes de tels avions opèrent en régime dit supercritique parce que l'extrados de telles ailes est en écoulement supersonique le long de la moitié amont de leur corde. Vers le milieu de l'extrados se forme un choc de recompression auquel correspond la composante de traînée dite traînée d'onde.Il est proposé de réduire la traînée d'onde et d'élargir le domaine de fonctionnement avant apparition du tremblement au moyen d'une éjection de gaz ultra-léger, tel que de l'hélium ou de l'hydrogène. Le gaz ultra-léger, distribué par le canal (3), débouche par les éjecteurs (4 ou 5) en amont du choc d'extrados de l'aile supercritique (1).

Description

- 1 - La présente invention concerne les ailes pour avions de transport
subsoniques. Les ailes modernes de tels avions opèrent en régime dit supercritique parce que l'extrados de telles ailes est en écoulement supersonique le long de la moitié amont de leur corde. Vers le milieu de l'extrados se forme un choc de recompression auquel
correspond la composante de traînée dite traînée d'onde.
De plus, la couche limite est épaissie en aval du choc, ce qui
modifie aussi la traînée visqueuse.
Les formes en plan de telles ailes et l'évolution de leur section sont actuellement très optimisées et de nouveaux progrès ne peuvent venir que de concepts nouveaux. Dans le brevet récent européen 0 126 199 (Thiede), il est proposé de réduire la traînée d'onde et d'élargir le domaine de fonctionnement avant apparition du tremblement au moyen d'un pompage local passif: l'air en aval du choc est aspiré, à travers une paroi perforée, dans une chambre d'équilibrage placée sous le choc, et restitué en amont de ce même choc. La traînée d'onde est alors réduite, au régime nominal, et le domaine de fonctionnement semble nettement élargi, en particulier à des angles d'incidence plus grands. En vue de meilleurs résultats, la présente invention reprend une idée, déjà utilisée dans le brevet déposé sous le n0 98/11 792 (Fournier), qui consiste à éjecter, en amont de la région de formation des chocs, un gaz ultra-léger, tel que de l'hélium ou de l'hydrogène, pour éviter qu'ils se forment. Alors que l'invention antérieure propose d'éjecter le gaz léger au bord d'attaque du profil supersonique ou supercritique, la présente propose une éjection peu en amont du choc d'extrados d'un profil supercritique. Le gaz ultra-léger agit de deux façons complémentaires: - de par sa grande célérité du son, il empêche la formation du choc ou réduit son intensité, donc diminue la traînée d'onde; - de par sa viscosité différente, il réduit aussi la
composante visqueuse de la traînée.
Deux modes de réalisation sont maintenant décrits en détail avec référence aux figures. Les valeurs numériques - 2 - mentionnées résultent de l'état de l'art antérieur et des
activités de recherche de l'inventeur.
La figure 1 représente une section d'aile supercritique avec éjection de gaz ultra-léger dans la région supersonique. La figure 2 représente une forme en plan d'aile supercritique o le gaz ultra-léger est éjecté par une
distribution discrète de petits éjecteurs.
La figure 3 représente une forme en plan similaire mais o le gaz léger est éjecté selon une distribution
continue dans le sens de l'envergure.
Dans un premier mode de réalisation correspondant aux figures 1 et 2, l'aile supercritique (1) est fixée à un fuselage (2). Une chambre (3) de répartition (une seule ou plusieurs le long de l'envergure) est alimentée en gaz ultra-léger, tel que de l'hélium ou de l'hydrogène, par des canalisations non représentées conformes à l'état de l'art existant. Le réservoir de gaz ultra-léger est aussi classique et non représenté et peut être, par exemple, soit une bouteille de gaz comprimé avec détendeur (préférée pour l'hélium), soit un générateur chimique (tout au moins pour l'hydrogène). Les éjecteurs (4) de petite section, circulaire ou non, par exemple de l'ordre de 0,1 centimètre-carré, sont répartis sur l'extrados: le long de l'envergure, ils peuvent être distants, par exemple, d'un décimètre; en corde, leur position est, toujours par exemple, a 30% du bord d'attaque. La pression de la chambre (3) peut être d'environ le double de la pression locale de l'écoulement extérieur. Pour une centaine d'éjecteurs sur une aile, le débit de gaz ultra- léger est de l'ordre du dixième de mètre-cube par seconde. Une réserve de gaz comprimé de quelques centaines de mètres-cubes (ramenés à pression standard) est donc nécessaire pour une durée de vol de l'ordre de l'heure. En option, il est aussi proposé d'atteindre des résultats moins bons en gain de traînée mais moins pénalisants en masse
avec un débit moindre de gaz léger.
Dans un second mode de réalisation correspondant
aux figures 1 et 3, la description est similaire en grande
- 3 - partie à celle du premier mode de réalisation mais les éjecteurs ponctuels (4) sont remplacés par une distribution continue de l'éjection de gaz ultra-léger obtenue, soit par une fente le long de l'envergure, soit par une bande de paroi perforée (5). Le débit total peut encore être de l'ordre de 0,1 mètre-cube par seconde, par
exemple.
En variante, les deux modes peuvent coexister sur une même aile. Par exemple, une partie de l'envergure peut être garnie d'éjecteurs ponctuels et l'autre de fentes ou de bandes perforées d'éjection. Ou bien, dans le sens de la corde, des fentes ou bandes perforées peuvent précéder
ou suivre des éjections ponctuelles.
En variante encore, l'angle que fait le vecteur vitesse du gaz éjecté avec la normale à la surface de la zone d'éjection de l'aile peut être différent de zéro, que la composante transversale de cette vitesse soit orientée
vers l'amont ou vers l'aval.
L'invention s'applique principalement aux avions de transport. La réduction de traînée qu'elle permet d'obtenir augmente le rayon d'action et diminue la
consommation de carburant.
- 4 -

Claims (6)

REVENDICATIONS
1) Avion de transport à ailes supercritiques (1), caractérisé par une éjection, à l'extrados des ailes, d'un gaz ultra-léger tel que de l'hélium ou de l'hydrogène, permettant la suppression ou la réduction du choc de recompression et donc réduisant la trainée.
2) Avion à ailes supercritiques (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éjection de gaz ultra-léger est faite en amont de la position o se produit le choc de recompression en l'absence d'éjection, par
exemple à environ 30% de la corde de l'aile.
3) Avion à ailes supercritiques (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éjection de gaz ultra-léger est faite à travers des éjecteurs (4) répartis de façon discrète dans le sens de l'envergure et distants, par
exemple, d'un décimètre.
4) Avion à ailes supercritiques (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éjection de gaz ultra-léger est faite à travers des fentes ou des bandes
perforées (5).
5) Méthode de réduction de la traînée d'un avion à ailes supercritiques, caractérisée par une éjection, à l'extrados des ailes, d'un gaz ultraléger tel que de l'hélium ou de l'hydrogène, permettant la suppression ou la
réduction du choc de recompression.
6) Méthode d'élargissement du domaine de vol d'un avion à ailes supercritiques, permettant en particulier d'augmenter le nombre de Mach et/ou l'angle d'incidence sans tremblement, caractérisée par une éjection, à l'extrados des ailes, d'un gaz ultra-léger tel que de l'hélium ou de l'hydrogène, permettant la suppression ou la
réduction du choc de recompression.
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