CELLULE   DES   AÉRONEFS

LES DISPOSITIFS DU BORD D'ATTAQUE



- Les différents becs à fente

- Bord d'attaque basculant

- VoletsKruger

- Droop nose device

- Vers le futur

Ce chapitre n'est pas un cours d'aérodynamique mais une description des principaux dispositifs hypersustentateurs rencontrés sur différents aérodynes.

But des dispositifs du bord d'attaque

Appelés becs d'attaque ou slats (en anglais), leur but est d'augmenter le Cz max par l'augmentation de l'angle d'attaque auquel va se produire le décrochage.
- voir Influence des dispositifs hypersustentateurs

Courbe des CZ = ƒ (incidence)

Augmentation du Cz max par augmentation d'incidence.

Influence des Becs sur CZ

Bec à fente

Ce dispositif sert à empêcher ou à retarder le décollement de la couche laminaire sur l'extrados.
La pression élevée de l'intrados passant par la fente permet de redonner de l'énergie à la couche limite sur l'extrados et repoussera vers le bord de fuite le point de décollement. Il permet également une augmentation de la cambrure (courbure).
- voir Flux autour des becs d'attaque

Bec à fente

Bec à fente fixe

Ces dispositifs fixes ont équipés les premiers avions à décollage et atterrissage court. L'un des avions le plus connu est le Fiseler Fi 156 surnommé Storch (cigogne) qui fut repris et développé après la guerre par Morane-Saulnier sous le nom de MS 502 puis MS 505. Dans les années 1970 cet avion servait encore de remorqueur de planeurs dans certains clubs.
Effets : Traînée faible, portance augmentée. Point de décollement de la couche limite déplacé vers l'arrière.

Partie d'une aile d'un Fiseler Fi156

Avion Fiseler Fi156

Bec à fente automatique

A vitesse élevée les becs sont plaqués contre le bord d'attaque de l'aile et se déploient vers l'avant automatiquement grâce à la dépression locale à incidence élevée. Ces becs sont montés notamment sur les Morane-Saulnier Rallye.
Effets : Amélioration de la portance par recul du point de décollement de la couche limite. Augmentation de la courbure.

Morane-Saulnier 893 Commodore. Ce type d'appareil est souvent utilisé pour remorquer les planeurs.

bec auto Rallye

Bec à fente commandé ou Slat (en anglais)

Commandé par le pilote ce bec allie augmentation de la surface, augmentation de la courbure par basculement et traitement de la couche limite par la fente.
Effets : Amélioration de la portance par recul du point de décollement de la couche limite. Augmentation de la courbure.

Principe de fonctionnement sur Airbus A300

Chaque aile est équipée de plusieurs vérins à vis qui sortent ou rentrent le bec. Celui-ci est maintenu par des rails, eux-mêmes guidés par des galets. La sortie ou la rentrée sont contrôlées par un limiteur de couple et un détecteur de dissymétrie.

détail des becs
bec Airbus

Principe de fonctionnement sur Airbus A330/A340

L'entraînement des becs d'attaque sur Airbus A330/A340 est totalement différent des A300/A310. De plus la partie prés du fuselage est différente du reste le l'aile.
Bec 1 première partie près du fuselage

Bec A330

Un actionneur rotatif fait pivoter un levier qui entraîne une biellette pour la sortie ou la rentrée des becs. L'ensemble est maintenu par des rails coulissants entre des galets.
A noter que l' A380 est équipé de tels becs d'attaque.
Becs de 2 à 7 deuxiéme partie

Bec A340

Un pignon fixé sur un arbre d'entraînement agit sur une crémaillère solidaire d'un rail, pour la sortie et la rentrée des becs. L'ensemble est maintenu et coulisse entre des galets.

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Bord d'attaque basculant

C'est la partie avant du profil qui bascule vers le bas, créant un effet de cambrure de l'aile. Ce dispositif est principalement utilisé sur les avions de chasse.
Effets : Augmentation de la courbure.

Aile du Lockheed F-104 Starfighter. Le vérin hydraulique est placé dans le fuselage.

bec basculant

Bec Betz

Actionné par plusieurs vérins le volet coulisse sur une rampe à galets.
Ce type de volet a été supplanté par le volet Krüger dont il est une variante.

Bec Betz
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Volet Krüger

Le plus souvent, les dispositifs de bord d'attaque sont déployés dans et hors de l'aile par un mouvement de «glisse» en utilisant des mécanismes de vérins et de rails (voir ci-dessus), tandis qu'un volet Krüger tourne autour d'un point d'articulation fixe en décrivant un mouvement circulaire pendant son déploiement. Ce type de volet fut inventé par l'ingénieur allemand Werner Krüger en 1943 et actuellement encore utilisé sur les bords d'attaque des gros avions à proximité du fuselage.

Volet kruger

Effets : Augmentation de la portance par augmentation de la surface alaire et augmentation de la courbure, avec infléchissement de la trajectoire des filets d’air bien en amont de l'aile.

A vérins hydrauliques

Plusieurs vérins hydrauliques déploient vers l'avant un volet principal qui vient se positionner contre le bord d'attaque de l'aile. Un deuxième volet très arrondi se déploie également pour se mettre dans le prolongement du premier volet.

Volet kruger

Autre système de volets Kruger

Un levier entraîné par un arbre pivote sur son axe et déplace par l'intermédiaire d'une bielle le mécanisme de sortie ou de rentrée des volets Kruger.

Volet kruger rentre
Volet kruger sorti
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Droop nose Device

Droop nose device ou DND est un dispositif monté sur le bord d'attaque de l'aile. L'Airbus A380 est équipé de DND entre le fuselage et chaque moteur intérieur sur la partie la plus épaisse de l'aile.

Bec Droop Nose

Principe de fonctionnement

Un arbre d'entraînement permet au levier de pivoter sur son axe. La rotation du levier entraine une bielle de commande qui abaisse ou remonte le bras en entrainant ainsi le DND. Comme pour les becs d'attaque le DND à plusieurs positions en sortie.
Ci-dessous l'écoulement du flux d'air autour d'une aile équipée de DND

Bec DND Flux d'air

Avantage des DVD: moins de trainée pour la même portance que les becs et moins de bruit (voir becs)
Inconvénient : portance maximum inférieure au bec.

Courbe des CZ = ƒ (incidence)

Comparaison becs d'attaque et droop nose device.

BecCourbeSlatDVD.png

Source: De l'article DND- Airbus A380 - RAe Hamburg & VDI January 2008
L'Airbus A350 est également équipé de DND (en bleu sur le desssin) entre le fuselage et le moteur.

Volet kruger sorti
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Vers le futur

Une équipe de chercheurs du Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) de Brunswick (Basse-Saxe), en collaboration avec Airbus, EADS Innovation Works et CASSADIAN Air Systems, a donc conçu un bord d'attaque de forme variable (Smart Droop Nose) s'intégrant à la voilure de l'avion. "La forme du bord d'attaque peut être modifiée pendant les phases de décollage et d'atterrissage de telle sorte qu'aucun bec de bord d'attaque distinct n'est nécessaire. Le bord d'attaque peut être abaissé jusqu'à un angle de 20 degrés, et ce quasiment sans perte de portance", explique Markus Kintscher, chef du projet. Afin de ne pas augmenter le phénomène de fatigue, ce bord d'attaque ne peut pas être allongé, mais seulement courbé. Le matériau choisi est un plastique à renfort en fibres de verre.

bec deformable

Les performances du bord d'attaque de forme variable ont été testées dans une soufflerie de l'Institut central d'aérohydrodynamique (TsAGI) de Schukowski (Russie), du 27 août au 7 septembre 2012 [3]. En vue de son utilisation effective, le bord d'attaque de forme variable doit également répondre aux exigences en matière de dégivrage, de résistance contre la foudre et les impacts d'oiseaux. Dans cet objectif, la poursuite de son développement est prévue à court terme.
Source: BE Allemagne numéro 582 (14/09/2012) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70978.htm
Ci-dessous dessin d'un Smart Droop Nose

Bec DND variable

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