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Contrôler l'écoulement d'air sur les ailes pendant le vol supersonique

Des chercheurs financés par l'UE ont évalué des techniques de contrôle de l'écoulement d'air sur les ailes d'avions pendant les vols supersoniques. La conception optimale des ailes développée pourrait permettre d'importantes réductions du niveau sonore, des émissions et de la consommation de carburants.
Contrôler l'écoulement d'air sur les ailes pendant le vol supersonique
Les avions supersoniques volent à des vitesses plus rapides que la vitesse du son, à environ 1200km/h au niveau de la mer. Le vol entraîne ce que l'on appelle le boom sonique.

Une vague de choc se forme car l'avion pousse les molécules d'air hors de son passage, de la même façon qu'un bateau crée un vague lors de son déplacement dans l'eau.

On entend le bruit généré, qui ressemble à celui du tonnerre, après que la vague soit passée et on constate une dépression soudaine comme lorsque l'on crève un ballon. Il va sans dire que le bruit est intense et que la vague de pression fait trembler les fenêtres des bâtiments se trouvant à proximité.

L'une des façons de réduire le bruit, la pollution et la consommation de carburant qu'engendre le vol supersonique est de contrôler la transition du débit (ou écoulement d'air laminaire à turbulent sur les ailes). Les techniques de contrôle de l'écoulement laminaire ont fait l'objet de nombreuses études pour les flux subsoniques et transsoniques, mais on connaît pourtant peu de choses sur la faisabilité de ces méthodes en relation avec le vol supersonique.

Des chercheurs européens ont donc tenté d'évaluer cette possibilité grâce à un financement du projet Supertrac («Supersonic transition control»). Avec neuf partenaires, dont deux fabricants d'avions, les scientifiques ont employé des techniques de modélisation numériques ainsi que des expériences en souffleries pour développer des techniques de contrôle de la transition et les tester.

Les chercheurs se sont concentrés sur des techniques numériques impliquant les éléments de rugosité de taille micronique (MSR - micron-sized roughness), une nouvelle approche pour réduire l'écoulement turbulent et ainsi la résistance au frottement, répondant donc aux spécifications d'émissions et du bruit tout en réduisant la consommation de carburants.

Les expériences MSR associées à plusieurs autres méthodes employées étaient les premières de la sorte en Europe concernant les flux supersoniques. En plus des analyses numériques détaillées, elles ont permis une évaluation précise et une explication des résultats qui pointent vers de futures voies de recherche.

Par ailleurs, Supertrac a défini l'aile supersonique optimale en trois dimensions (3D) et ses avantages attendus en termes de réduction des frottements et de la consommation de carburant.

Supertrac est parvenu à exploiter les techniques numériques et expérimentales de pointe, menant à la résolution d'un grand nombre de questions ouvertes concernant l'écoulement laminaire autour des ailes pendant le vol supersonique.

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