Faire progresser la technologie des ailes laminaires pour des aéronefs plus durables
L’industrie aéronautique mondiale est responsable de près de 2,5 % de toutes les émissions de CO2 d’origine humaine et de 12 % de toutes les émissions de CO2 émises par l’ensemble des modes de transport. Le secteur est donc soumis à une pression croissante pour réduire son empreinte carbone. Outre l’utilisation de carburants alternatifs tels que le carburant d’aviation durable (SAF), l’augmentation de l’efficacité des aéronefs est considérée comme l’une des approches les plus prometteuses pour réduire les émissions. À vrai dire, selon l’Organisation de l’aviation civile internationale(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (OACI), les améliorations apportées aux technologies de l’aérodynamique, de la propulsion et des matériaux légers ont un lien direct avec la réduction des émissions des aéronefs. La technologie des ailes laminaires en fait partie. Il s’agit d’une conception d’aile réduisant la friction et la traînée en permettant un écoulement régulier de l’air sur les ailes de l’aéronef. «La technologie de l’écoulement laminaire est considérée comme la plus grande source de réduction de la traînée aérodynamique, ce qui promet une réduction significative de la consommation de carburant et des émissions de CO2», explique Jochen Wild, chercheur principal de l’Institut d’aérodynamique et de technologie des écoulements(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) du Centre aérospatial allemand (DLR)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Avec le soutien du projet UHURA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, le DLR a dirigé un effort industriel pour faire progresser les volets Krüger. «Ces dispositifs d’amélioration de la portance, qui peuvent être montés sur le bord d’attaque d’une aile d’aéronef, sont susceptibles d’être un élément clé de la technologie des ailes laminaires», explique Jochen Wild.
Un ensemble de données extrêmement utile
Pour commencer, les chercheurs ont cherché à qualifier les méthodes de simulation permettant de prédire l’écoulement instable des systèmes à forte portance qui se dévient. «Cette phase était particulièrement critique, car les volets Krüger ont tendance à protéger partiellement l’aile contre le flux d’air, ce qui signifie qu’une perte de portance transitoire significative ne peut être exclue», explique Jochen Wild. Puisque aucune donnée n’était disponible, les chercheurs ont dû, pour prouver la validité de leurs simulations, créer une base de données à partir des essais en soufflerie, puis les comparer aux résultats de leurs simulations. De cet effort découle une source unique au monde de données instationnaires dans le régime d’écoulement à basse vitesse. «Cet ensemble de données s’avérera extrêmement utile, non seulement pour les efforts de recherche à venir sur le comportement aérodynamique des volets Krüger, mais aussi pour valider les méthodes de simulation», remarque Jochen Wild.
Évaluation des caractéristiques critiques de l’écoulement instationnaire
À partir de ces informations, les chercheurs se sont attachés à découvrir et à évaluer les caractéristiques critiques de l’écoulement instationnaire. «Nous voulions comprendre les sensibilités de différents aspects de la conception de l’aile, comme l’impact de la flèche de l’aile et de la vitesse de déflexion, autant d’éléments qui pourraient influencer la mise en œuvre», note Jochen Wild. Une découverte importante a été que le balayage de l’aile et la tridimensionnalité de l’écoulement n’amplifient pas la chute de portance. «Cette découverte met en évidence la manière dont les données expérimentales et de simulation fournissent une vue très complète de l’impact du mouvement des volets Krüger sur un aéronef et des mesures à prendre pour assurer la sécurité des aéronefs», ajoute Jochen Wild.
Ouvrir la voie vers une aile laminaire
Après avoir prouvé la faisabilité de la conception actuelle des volets Krüger comme moyen d’activer la technologie des ailes laminaires, les chercheurs ont compilé des lignes directrices pour la mise en œuvre de cette technologie dans la conception des aéronefs, y compris des recommandations pour les architectures de systèmes. «Le projet UHURA a permis de fabriquer avec succès la technologie Krüger et de lever certains obstacles à sa mise en œuvre», conclut Jochen Wild. «Ce faisant, je suis persuadé que nous avons contribué à ouvrir la voie pour voir les aéronefs de transport de demain voler à l’aide d’ailes laminaires.»
