Une technologie de forme adaptable pour les nacelles de moteur d'avion
Le Conseil Consultatif pour la Recherche Aéronautique en Europe (ACARE) a fixé des objectifs ambitieux dans le but de réduire de manière significative les émissions de dioxyde de carbone et le bruit, tout en améliorant le rendement et les économies. Les technologies actuelles atteignant leurs limites, de nouvelles approches sont étudiées. Pour atteindre ces objectifs, on peut s'inspirer de la nature et adapter les formes aérodynamiques à l'évolution des conditions de vol. L'entrée de nacelle d'un turboréacteur figure parmi les composants d'un avion qui sont fortement influencés par les conditions de fonctionnement. L'entrée reçoit un flux d'air constant et uniforme qui est transmis à la chambre de combustion. Le projet MORPHELLE (Morphing enabling technologies for propulsion system nacelles), financé par l'UE, a entrepris d'étudier de nouvelles technologies de morphing adaptées aux entrées de nacelle. L'une des principales difficultés auxquelles se sont attaqués les chercheurs était d'obtenir une forme douce à partir de matériaux élastiques capables de résister aux charges aérodynamiques. Le renforcement des matériaux de la nacelle leur a permis de les rendre suffisamment rigides pour qu'ils puissent supporter des charges aérodynamiques élevées tout en ayant la capacité de changer de forme. Un matériau prometteur pour les lèvres de l'entrée de la nacelle était constitué d'un élastomère renforcé par un treillis métallique qui, excepté sa rigidité, permet une importante déformation transversale. La structure soutenant la nacelle était constituée de plusieurs tubes sous pression renforcés de tissu et d'un cœur auxétique déformable. Une des préoccupations majeures de l'équipe de MORPHELLE a été d'adapter la forme de l'entrée de la nacelle à diverses conditions de vol afin d'obtenir de meilleures performances aérodynamiques. Elle s'était notamment fixé pour objectif d'identifier les besoins en matière de technologies d'adaptation de la forme et de morphing pour les différentes conditions de vol. Procédant à des simulations numériques, l'équipe a consacré d'importants efforts à la recherche de la conception d'entrée de nacelle la mieux adaptée aux phases de croisière et d'approche. Les résultats de la simulation ont servi de base à l'évaluation d'un aéronef. Des informations supplémentaires ont aussi été utilisées, comme le poids de la nacelle, sa traînée aérodynamique, et la consommation de carburant du moteur d'avion à la poussée. Grâce à ces données, un modèle d'avion a été défini et comparé à deux avions de référence. Par rapport à la géométrie de nacelle de référence, la nacelle adaptable MORPHELLE a permis d'obtenir de meilleurs résultats et d'améliorer la traînée aérodynamique et la consommation de carburant. Qui plus est, un prototype du mécanisme de forme adaptable a été développé en tant que preuve de concept.
Mots‑clés
Moteur d'avion, nacelle, systèmes de propulsion, MORPHELLE, mécanisme de forme adaptable
