A la recherche de la traînée minimale…
En Allemagne, les étudiants d’universités de technologie peuvent rejoindre des Akaflieg, association visant à développer des prototypes principalement de planeurs. L’Akaflieg de l’université de Karlsruhe a ainsi travaillé durant plus de 15 ans, avec différentes générations d’étudiants ingénieurs sur un projet de planeur de type aile volante, l’AK-X. Un précédent projet similaire a déjà été mené par le passé avec le SB13 de l’Akaflieg de Braunschweig,
dont le prototype est désormais exposé dans un musée.
Il s’agit de concevoir le planeur minimal de classe 15 m en limitant la traînée de forme et de frottement (diminution de la surface mouillée). Ainsi, le programme de l’AK-X a démarré par des études techniques, puis la réalisation de multiples essais pour valider les structures, optimiser l’aérodynamique, définir le système de train d’atterrissage.
Les étudiants ont réalisé aussi plusieurs maquettes pour définir notamment le système des commandes de vol et l’installation interne dans le fuselage. Une maquette radiocommandée
à l’échelle 1/2 a permis une première évaluation des caractéristiques de vol, notamment avec le comportement en vrille.
La soufflerie laminaire de l’université de Stuttgart a permis des mesures pour optimiser la forme du profil et obtenir d’importants coefficients de portance. Les caractéristiques de vol à basse vitesse (en ascendance) et l’efficacité des ailerons ont été analysées. L’objectif est de concevoir un planeur de hautes performances aux comportements et au pilotage comparables à ceux d’un planeur d’architecture classique avec empennage en T à l’arrière d’une longue poutre de fuselage. Notamment en matière de stabilité longitudinale, de comportement en pilotage et au décrochage, sachant que la flèche de voilure n’est pas favorable dans ce domaine contrairement au décrochage d’une aile droite.
La stabilité longitudinale est assurée par la flèche d la voilure (25°) et la stabilité de route par les deux winglets. La flèche et la faible corde de voilure, affectée d’un dièdre de 2°, imposent des études poussées en matière de résistance des matériaux, les déformations en flexion et torsion pouvant être favorables au flottement aéroélastique (flutter). Pour 15 m d’envergure, la surface alaire atteint 10,2 m2 soit 22 d’allongement. Pour éviter de toucher le sol des extrémités de voilures sous une assiette cabrée, la voilure a été rehaussée par rapport au concept initial, ce choix permettant l’installation de volets.
La voilure bénéficie de plusieurs gouvernes, pouvant remplir plusieurs rôles, en roulis, en tangage et en traînée (aéro-freins). Les braquages des gouvernes sont évolutifs en envergure, pour vriller aérodynamiquement la voilure. Après réalisation d la cellule et essais statiques donc ceux menés jusqu’à la rupture de l’aile, ce prototype de faisabilité a effectué son premier vol le 30 septembre dernier. Le monoplace a été remorqué par le FS35, avion remorqueur développé par le passé au sein de l’Akaflieg Stutgart avec un Continental diesel de 155 ch. Pour ce vol d’une heure environ, le pilote était Ingmar Mayerbuch, pilote d’essais au sein du DLR (équivalent allemand de DGA Essais en vol).
Le largage a été effectué vers 8.000 ft pour permettre une première évaluation du comportement d l’appareil avec réponse aux commandes, évolution à différentes vitesses, réponse des volets et aérofreins. Avec une masse maximale prévue à 550 kg, l’AK-X vise une Vne à 265 km/h. En deux jours, le prototype a effectué 8 vols avec quatre pilotes.
Par ailleurs, l’Akaflieg travaille sur le projet AK-11, celui d’une aile dotée d’un bord d’attaque basculant – concept basé sur un brevet déposé par Johannes Achtleitner, ancien élève d’Akaflieg Munich – et donc sans fente, le tout associé à une gouverne classique de bord de fuite. L’objectif de ce bord d’attaque réglable (photo ci-dessous) est de maintenir le plus longtemps un écoulement laminaire, le tout sans fente ni articulation avec un système mécanique interne au profil. Il est destiné à être intégré à un planeur biplace de 20 m d’envergure. Ce programme est financé par le ministère de la Science, de la Recherche et
des Arts du Bade-Wurtemberg. ♦♦♦
Photos © Akaflieg de Braunschweig et Karlsruhe
