Un nouveau tiltrotor, complètement différent de l'ancien
Le Enhanced Rotorcraft Innovative Concept Achievement (ERICA) est un nouveau type de véhicule aérien, présenté comme une alternative aux hélicoptères, qui combine capacité d'envol et d'atterrissage à la verticale et vitesse de croisière élevée. Le double rôle des pales - comme un rotor d'hélicoptère en vol stationnaire et comme une hélice en vol vers l'avant - offre un compromis dans plusieurs aspects de la conception du tiltrotor. L'aérodynamique, en particulier, peut être très importante dans la configuration du tiltrotor ERICA et doit être étudiée de façon approfondie pour améliorer à la fois la performance et la sécurité. Des chercheurs financés par l'UE ont employé des modèles de pointe en mécanique des fluides numérique (CFD) pour étudier la géométrie du fuselage et ont utilisé des données de test en soufflerie pour valider les résultats. Le projet CODE-TILT (Contribution to design optimization of tiltrotor components for drag reduction) visait à optimiser l'efficacité générale du tiltrotor en diminuant la force de traînée. L'objectif était double: identifier les géométries optimales qui maximisent l'efficacité aérodynamique de chaque élément et évaluer l'efficacité aérodynamique générale de l'aéronef. Dans ce but, les chercheurs ont réalisé des simulations dans diverses conditions de vol sur un modèle réduit et grandeur nature sans rotor du fuselage ERICA. Une étude de sensibilité étendue a été réalisée en vue d'obtenir des modèles CFD fiables. Pour la validation des modèles, des données expérimentales ont été utilisées à partir d'une campagne d'essai en soufflerie dans le cadre du projet NICETRIP (Novel Innovative Competitive Effective Tilt Rotor Integrated Project). Des algorithmes d'optimisation ont ensuite été couplés à des solveurs de flux CFD pour améliorer l'efficacité aérodynamique des éléments critiques du fuselage du tiltrotor au moyen d'un concept de forme optimal. Plus précisément, les chercheurs ont intégré une chaîne d'optimisation automatique et l'ont appliquée à la jonction aile-fuselage. L'applicabilité des nouveaux concepts de réduction de la traînée, différents de l'optimisation de la forme, a été évaluée. Le même modèle numérique appliqué à l'optimisation de la jonction aile-fuselage a été utilisé sur le nez du fuselage et les sponsons de train d'atterrissage. Les chercheurs ont étudié en détail les contraintes relatives à la visibilité du pilote qui doivent être prises en compte dans la modification de la forme du nez ainsi que les moments aérodynamiques de la configuration générale de la queue. Les membres de l'équipe ont également cherché une configuration optimale pour l'empennage, y compris la dérive et le plan horizontal. L'objectif principal était de minimiser la traînée de l'aéronef sans réduction indésirable de la portance. La traînée de l'empennage et les forces de portance ont été considérées, puis les effets de l'optimisation de la forme sur l'ensemble de la performance aérodynamique de l'aéronef ont été évalués. CODE-TILT a produit des géométries optimisées pour plusieurs éléments du tiltrotor, promettant jusqu'à 8 % de réduction globale de la traînée aérodynamique. Les nouveaux éléments fabriqués selon les nouveaux concepts seront testés soit dans une soufflerie ou en vol dans le cadre du démonstrateur technologique intégré (DTI) de giravion écologique.
Mots‑clés
Tiltrotor, aérodynamique, giravion, soufflerie, CODE-TILT, réduction de la traînée
