Petite astuce simple pour les grandes incidences

[laurent74]

En relisant les interviews au sujet des ailes rigides sur les fusées de l'America's Cup, il revient fréquemment cette histoire/problème de la gestion du vrillage afin de gérer le centre de poussée plus ou moins haut sur l'aile.
Sur Oracle il Didier Despierres explique que la partie principale de l'aile rigide et rigide sur le bas et qu'ensuite sur le haut elle devient "plus souple" et ils semble avoir moyen de gérer ainsi le vrillage d'aile sur cette partie.Ce vrillage permettant de ne pas mettre en décrochage cette partie de l'aile sur des fortes incidences.

Un petit flashback de mes courts d'aérodynamique m'est apparu et je vous partage ci-dessous:

Tout le monde sait qu'a grande incidence sur une aile d'avion le décrochage est "repoussé" par l'utilisation de Bec de bord d'attaque mobile, qui vont sortir et faire recoller les filets d'air sur l'extrados de celle-ci par effet de fente. Très efficace, moins simple a la réalisation, ce système serait encore plus compliqué a mettre en œuvre sur une aile de bateau ou le poids dans les hauts reste à éviter.
Mais il existe un système tout simple qui a fait le boulot et de façon remarquable sur le Stinson 108, qui possédait sur le bout de l'aile, au bord d'attaque (en amont des ailerons) des fentes dans le bord d'attaque qui était fixe. (voir photo)

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Certes cela est simple sur une aile qui est censé produire une portance que sur un seul coté, et de surcroit une aile dissymétrique. Mais il serait envisageable de faire la même chose sur le bord d'attaque d'une aile de bateau symétrique en faisant ces deux fentes avec au milieu un clapet pivotant qui fermerait simplement la fente inutile par le passage de l'air dans celle qui sera au vent. (voir le croquis super mal fait )

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Par vent faible et demandant de grosse incidence pour faire avance un bateau de croisière, cette astuce pourrait procurer une amélioration intéressante a faible cout (et faible poids)

Vos avis ?

[Laurent]

Bonjour


simple ! ! !

La critique la plus négative qui est faite aux ailes c'est leur complexité de fabrication.
Avec ce procédé dont il resterait à déterminer s'il s'avère réellement efficace puisqu'il ne s'est pas diffusé dans l’aéronaval, on monte de plusieurs crans significatifs dans l'échelle de la complication. C'est l'ancien constructeur de protos de course qui parle.

Sur les ailes rigides de Class C, AC45 and co, c'est l'effet de fente entre l'élément principale et le volet arrière qui est privilégié. Après plus de 40 ans d'utilisation du principe, faut croire que cela a fait ses preuves.
D'autres part, pour rester dans les AC, tous sont équipés de voile d'avant.
Perso, je réfléchis en ce moment à l'éventuel adjonction d'un petit volet souple (en tissu à voile) à l'avant du volet rigide d'une aile hybride. Plus pour ajouter de la compensation que pour l'effet de fente. Après avoir gouté à la compensation sur deux jonques, je dois dire que cela apporte un confort d'utilisation inégalé.
Ce petit volet souple serait démontable, le voilier à l'arrêt.
Mais comme là aussi, cela augmente le niveau de complexité de l’ensemble, cela risque fort de rejoindre le tiroir des oubliettes…


laurent

[laurent74]

Par rapport a des becs retractables, commandés hydrauliquement, ou tout un systeme de commande qui permet de gerer le vrillage du volet avant, oui je trouve que c'est plutot simple.
Prevu et fait dès la construction en rigide, pas de commandes, pas de pièces mobiles.Ca ne serait qu'un bord d'attaque rapporté sur l'aile prévue avec un décrochement a cette endroit. Ca me parait moins complexe a faire que des nervures articulées sur une voile souple.

Il y a d'autres avions léger avec ce type de bord d'attaque, cela leur permet une nette amelioration dans les vitesses d'approches pour un cout tres reduits. (en comparaison d'un bec amovible) et de garder le profil d'aile voulu pour toute le reste de la plage d'utilisation.

Sur les ailes rigides de Class C, AC45 and co, c'est l'effet de fente entre l'élément principale et le volet arrière qui est privilégié. Après plus de 40 ans d'utilisation du principe, faut croire que cela a fait ses preuves.

Je faisais référence a l'explication de didier Despierres qui explique que le volet avant et vrillable car le montage de la structure a partir d'une certaine distance du pieds de mat et prevu pour cela. J'ai donc compris qu'il arrive a vriller le volet avant, independement des seconds volets. Ou alors je n'ai pas compris les explications dans ce passage de l'interview.

Le fait que l'on puisse controler la rangee des deuxiemes volet independament les un des autres afin de creer la courbure de profil voulue a differente hauteur de l'aile, ok.

Sur avion a haute vitesse on utilise les Flaperon pour controler le roulis (donc modifier le profil de l'aile pour augmenter ou diminuer la portance), car l'utilisation des ailerons classique se trouvant en bout d'aile genererait des flexions trop importante sur l'aile.

Il existe aussi les spoileron qui eux fonctionnent comme "des desctructeurs" de portance.

Je vois donc les deuxiemes volets de ces ailes rigides comme des ailerons / flaperons.
Et on les commandes indiferement les uns des autres pour assurer que la poussée de l'aile reste a la hauteur voulue, c'est juste ?


J'avoue avoir un peu de mal parfois avec les termes employés aux ailes sur les bateaux, notament ce terme de vrillage ... le vrillage d'une aile d'avion est structurel par exemple, ce n'est pas la differente position des ailerons ou flaps qui vrille une aile, ils changent simplement le profil ou la surface, l'aile en elle meme ne change pas.

Ca va venir, je lis et je relis, ca va bien finir par rentrer i

[Laurent]

Ca me parait moins complexe a faire que des nervures articulées sur une voile souple.

De toute manière, une aile souple monobloc demande, à mon avis, d'être asymétrique donc à nervures articulés pour être vraiment efficace. Ce serait le minimum requis en terme de performance. Il existe des ailes monoblocs à profil symétrique, intéressantes pour de la navigation automatisées mais on peut faire tellement mieux en terme de rendement.


La transposition avion/voilier a ses limites pour la simple et bonne raison qu'un voilier n'évolue pas du tout de la même manière (j'ouvre des portes ouvertes…)
Les voiliers n'ont pas à affronter un décollage ou un atterrissage, ils se déplacent tellement mais alors tellement plus lentement.
Un bec d'attaque d'aussi faible d'ouverture est à mon avis peu efficient sur des voiliers qui progressent entre 5 et 10 noeuds (pour ce qui concerne les monos sans foils). Une voile d'avant classique se révèle bien plus efficace.
Je serais prêt à parier qu'un tel bec s'avère moins efficace sur un voilier qu'une aile à deux éléments (volet arrière articulé avec effet de fente) dotée d'une voile avant.

Il y a des tas d’ingénieurs qui bossent depuis plus de 40 ans sur le sujet aile rigide bateau: si ton idée avait un intérêt, il y a belle lurette qu'elle serait appliquée. La dessus il ne faut pas se faire d'illusion.

Les engins pour record de vitesse ont des ailes asymétriques très simples finalement. C'est la sélection des types de profils qui est souvent un enjeu très important.
Les ailes rigides actuelles, contrairement à ce qu'on pourrait croire se sont beaucoup simplifiées.
C'est tout le travail effectué sur les Class C depuis 1974 (1er Class C doté d'une aile rigide) qui a permis cela.

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Les ailes rigides ont des volets indépendants afin de gérer le différentiel de force du vent entre le pieds de l'aile et sa tête.

laurent

[laurent74]

Je serais prêt à parier qu'un tel bec s'avère moins efficace sur un voilier qu'une aile à deux éléments (volet arrière articulé avec effet de fente) dotée d'une voile avant.

Je ne pensais pas a ce type de Bec pour une utilisation sur une aile à un seul élément, mais bien pour une aile avec volet a fente comme on le voit sur les bateaux High Tech.
L'effet de fente qui résulte du canal d'air entre le bord de fuite de l'aile et le bord d'attaque de son volet articulé ne va "replaquer" l'écoulement que sur le volet en question. Hors si l'aile (j’entends par "aile" la partie avant, contenant le bord d'attaque, dans lequel passe le mat) est en décrochage ou limite de décrochage, alors ce type de bec pourrait faire son effet.

Si cela fonctionnait par vent faible, cela pourrait amener a utiliser l'aile a des grandes incidences et obtenir ou poussée intéressante pour la navigation dans le petit air.

Je n'ai aucune idée de l'efficacité de ces becs sur des vitesses faibles, comme tu le précises, et effectivement cela n'apporte peut-être rien du tout.

Maintenant, comme je ne sais pas a quels angles d'incidences il font habituellement travailler les ailes à volets, peut-être qu'ils ne les mettent jamais au grand angle d'incidence qui ferait décrocher la partie avant de l'aile, et que par conséquent seul les volets sont sujets à des décrochages qui sont du coup repoussés par la fente à l'avant des volets.
Comme tu le précises également, une voile d'avant va faire un parfait "redresseur" d'écoulement vers l'aile donc ...

Il y a des tas d’ingénieurs qui bossent depuis plus de 40 ans sur le sujet aile rigide bateau: si ton idée avait un intérêt, il y a belle lurette qu'elle serait appliquée. La dessus il ne faut pas se faire d'illusion.

Oui j'espère bien qu'en sortant un truc des fonds de tiroir de l'aviation légère, je vais pas être a l'origine d'une révolution des ailes de l'America's Cup, sinon honte à eux !

[Eric]

Bonjour
L'aérodynamique des ailes rigides des bateaux volants est plus compliquée. Les ailes doivent fournir beaucoup de puissance pour faire monter le bateau sur les foils.

Ensuite, avec le vent apparent qui augmente et la trainée qui diminue elles ont besoin de moins de puissance mais comme le vent apparent est très important par rapport au vent réel les ailes travaillent toujours à des incidences faibles.

Pour ce faire le braquage du volet du haut peut être négatif ce qui crée de la déportance, déportance qui est encouragée par la diminution de l'incidence de la partie avant de l'aile. Cela permet d'abaisser le point de poussée vélique et donc d'augmenter la puissance utile (limité par le couple de chavirement).

Sur les rares photos de la tête de mât des nouveaux monocoques à foils et à aile souple de la coupe de l'America, l'on voit un guignol qui permet de contrôler le vrillage de la tête de mât et donc de mettre la partie haute de l'aile en déportance.
http://www.cuplegend.com/ac75-laile-soft-wing-revolution-a-venir-voile-partie-45/
Il ne s'agit pas de faire fonctionner l'aile à de fortes incidences mais plutôt de gérer la puissance de l'aile.
Eric

[laurent74]

Merci tes explications Eric.

Effectivement dans ce cas la, ils n'ont pas de soucis de grande incidence.

Sympa la version mat en D avec deux voiles, plus couteux pour le plaisancier, mais il y a pas mal d'avantage tout de meme.

[Eric]

Sympa la version mat en D avec deux voiles, plus couteux pour le plaisancier, mais il y a pas mal d'avantage tout de meme.[/quote]

Bonsoir Laurent (l'autre)
C'est effectivement une des approches marketing des Kiwi de vouloir faire de la coupe de l'America un laboratoire de recherche au profit, à moyen terme, de la plaisance de tout le monde. C'est comme cela qu'ils ont présenté leur choix d'aile souple.
D'après des contacts Kiwi, la mise en oeuvre des voiles ailes des Kiwi est actuellement très long.
Cependant , leur objectif principal n'a rien à voir avec le mien !
Eric