Se rapprocher du giravion à grande vitesse propre et écologique de demain
Pour les missions habituelles des giravions telles que les urgences médicales et les recherches et secours, le temps est un facteur critique qui nécessite des hélicoptères à grande vitesse. Ainsi, l’expansion du domaine de vol vers des vitesses de croisière plus élevées constituerait une innovation notable dans le domaine du giravion, une condition préalable du projet FURADO, financé par l’UE.
Un terrain d’essai pour les nouveaux concepts de giravions
Clean Sky 2, le plus grand programme de recherche aéronautique européen, est consacré aux démonstrateurs de giravions complets et intègre des technologies dans des configurations conceptuelles viables et innovantes. Deux types très différents de giravions sont en cours de planification, l’un deux étant baptisé Rapid And Cost-Effective Rotorcraft (RACER). Il combine un rotor avec une forme supplémentaire de propulsion, généralement des poussées de moteurs ou des propulseurs additionnels. L’introduction des giravions à grande vitesse sur le marché civil des giravions promet une variété d’avantages en comparaison aux concepts conventionnels de giravions. L’innovation se traduit directement par le renforcement de la primauté industrielle en Europe. FURADO a directement contribué au développement du démonstrateur RACER. Ce démonstrateur combine les caractéristiques avantageuses de l’avion à voilure fixe et du giravion. Il permet un vol vers l’avant rapide et efficace et effectue des décollages et des atterrissages courts ou verticaux. Du fait de sa vitesse de croisière élevée, l’efficacité aérodynamique constituait l’un des défis de taille dans le développement de ce démonstrateur. L’efficacité aérodynamique réduit également la consommation de carburant et les émissions. Les carénages de la tête du rotor permettent de réduire considérablement la traînée aérodynamique. «Le carénage complet de l’ensemble des composants structurels de la tête du rotor offre un potentiel considérable de réduction de la traînée», remarque Patrick Pölzlbauer, scientifique principal du projet. «FURADO a contribué à l’amélioration de la performance des hélicoptères efficaces, rapides et à faible impact, grâce à un concept de carénage complet de la tête de rotor qui applique des méthodes de conception avancée et de dynamique des fluides computationnelle (CFD).»
Atteindre l’optimisation aérodynamique automatique
Les partenaires du projet ont créé un outil d’optimisation polyvalent permettant le développement entièrement automatisé de formes aérodynamiques au moyen de simulations de CFD. Ils ont défini un flux de travail pour l’optimisation de la conception aérodynamique des carénages de la tête du rotor et l’ont appliqué avec succès au développement du carénage complet de RACER. L’équipe du projet FURADO a ensuite axé son travail sur le prédéveloppement de configurations potentielles de carénage complet de la tête du rotor. Elle s’est concentrée sur l’optimisation préliminaire de la conception aérodynamique des manchons de pales, du carénage du moyeu et du pylône pour les vols de croisière. L’étape de développement suivante portait sur l’optimisation aérodynamique affinée des configurations prometteuses de carénage complet sous l’effet de rotation du rotor. Elle traitait également de l’évaluation des risques aérothermiques de la configuration de carénage complet de la tête du rotor. À cette fin, les membres de l’équipe ont étudié le flux externe et interne de l’hélicoptère à travers le pont supérieur RACER. Le carénage FURADO récemment développé a été comparé au carénage des manchons de pales RACER actuel. Une réduction de 5 % de la traînée et une hausse de 24 % de la portance ont été obtenues sur la tête de rotor isolée avec des pales de rotor tronquées. Enfin, les progiciels développés ont été intégrés au flux de travail et une base de données globale a été établie pour la conception et l’analyse du carénage complet de la tête du rotor. «FURADO a fait progresser la maturité des concepts de carénage complet pour les conceptions des futurs hélicoptères et les résultats seront très utiles à l’industrie des hélicoptères pour soutenir les nouvelles solutions pour les véhicules très efficaces en termes de consommation de carburant, d’émissions et de bruit», conclut Patrick Pölzlbauer. «Tous les efforts de réduction de la traînée auront un impact significatif sur les développements des nouveaux hélicoptères.»
Mots‑clés
FURADO, carénage, giravion, aérodynamique, hélicoptère, tête du rotor, RACER, transport aérien
