Winglets

    Moyens mis en place pour appliquer l'aérodynamisme     A. Tourbillons marginaux :   Cela fait des années que l'on a remarqué la formation de tourbillons marginaux aux extrémités des ailles d'avions. Ces tourbillons ne sont pas anodins puisqu'ils augmentent considérablement la traînée et par conséquent la consommation de carburant.   Quelle est l'origine de ces tourbillons  ?   Afin de comprendre la formation de ces tourbillons observons un avions de face. Comme l'a expliqué précédemment Guillaume, la forme de l'aile engendre une différence de pression entre le bas et le haut de l'aile. Elle est supérieur à l'extrados câd en dessous de l'aile. Ce phénomène permet à l'avion de voler mais pose un problème au bout de l'aile. A cause de cette différence de pression, l'air a tendance à remonter du dessous vers le dessus de l'aile. Or, l'avion avance et l'air arrive derrière l'aile. Voilà pourquoi on observe la formation de vortex qui ralentissent l'avion.s   B. Principe du winglet :   C'est seulement à partir de 1974 que les concepteurs d'avion ont commencé à s’intéresser vraiment à réduire l'effet négatif de ces tourbillons en tentant de les supprimer ou de les réduire. Richard T. Withcomb, ingénieur du centre de recherche de la NASA, va trouver une solution simple, issue de la nature. En effet, à l'extrémité des ailes de l'aigle, on distingue des plumes qui se relèvent vers le haut. Ces plumes font office de «  barrière  » à l'air qui voudrait remonter sur l'intrados. Richard Whitcomb décida donc d’imiter ce système sur un avion, en rajoutant une ailette fixe et verticale en bout d'aile.   Voici la même vue d'avion mais cette fois-ci il est équipé de winglet ici en vert. Afin de démontrer l’efficacité de cette solution nous avons réalisé quelques simulations sur SW. Les calculs ont été réalisés dans les conditions d'un décollage pour faciliter le travail de nos petits PC.   Voici les résultats sur une partie d'aile d'avion « lambda » dépourvu de winglet. On remarque facilement les tourbillons qui se forment derrière l'aile. Ce sont les vortex qui perturbent beaucoup la portance de l'avion. Ces vortex augmente la consommation en fuel de l'avion.    Maintenant observons le résultat sur une aile équipée d'un winglet.  On remarque qu'il y a beaucoup moins de tourbillons. Le winglet a supprimé la majorité des vortex. Cela permet d'augmenter l’efficacité et la portance des ailes. Puisqu'il y a moins de résistance et plus de portance, la consommation énergétique est moindre. C. Applications : Les différentes crises pétrolière lors desquelles les prix des barils s'enflammaient, ont accélérés la recherche sur les winglet et leurs applications Après l'ailette basique verticale, fixée en bout d'aile, les ingénieurs ont commencé à élaborer des solutions de plus en plus efficace et donnant des résultats visuellement impressionnants. Voici quelques types de winglet allant des plus simples aux plus aboutis :   Voici le « blended winglet » qui est le type de winglet le plus répandu. Cela est du à ça facilité d'installation et donc à sont coût. Grâce à lui un avion peut économiser jusqu'à 2/5 % de carburant. Airbus à réussi à trouver une forme plus évoluée du blended winglet : le sharklet. Comme l'indique son nom il sagit d'un winglet en forme d'aileron de requin. En réalité il sagit de blended winglet plus long et pointus à leur extrémité. Ce petit changement augmente l'éco de carburant à ~15%. Après Airbus, parlons un peu des solutions mis en place par Boieng. L'une d'elles est le raked winglet qui a une forme pointue et courbée légèrement relevés vers l'arrière. Ces winglets on une double utilité  : ils augmentent la surface de l'aile tout en jouant le rôle d'un winglet performant. Or si on augmente la taille des ailes, on augmente la portance et par conséquent on diminue la traînée induite. Par exemple le Boieng 787 consomme 20% en moins de carburant par rapport aux avions long-courriers actuels. C'est une avancée intéressante comparée à celle de 2/5% de moyenne des winglets basiques. Par contre les réglemantations concernant la taille des avions dans un aéroport entravent ce type de projet. Enfin, les « spiroïdes winglets » sont une forme de winglet beaucoup plus aboutis mais qui doit encore faire ces preuves. Ils ressemblent à  une grande  boucle  rigide et ont été initialement  testé  en 1993. Les premiers test de ce winglet ont été très concluant puisqu'ils permettent d'éco jusqu'à 25 % de carburant. Mais pour des raisons inconnus, Boieng a abandonné ce projet. Peut être que cette forme d'aile n'est pas adapté au vol d'un avion. En effet, ces winglets s'inspirent du principes de l'aile infinie. Je laisse la parole à Vincent qui va vous éxpliqué plus en détail l’intérêt de l'aile infinie.