FAN-WING



Introduction

Le FanWing est un aéronef à sustentation motorisée qui utilise un simple cylindre-ventilateur tangentiel monté dans l'aile pour fournir à la fois la propulsion et la portance. La vitesse de rotation du cylindre-ventilateur que nous appellerons par la suite rotor est beaucoup plus faible que les vitesses de rotation d’une hélice d’un avion conventionnel ou à celle du rotor d’un hélicoptère. Bien que ce concept à cylindre horizontal avait été exploré depuis les années 1930, Voir SpinningWing, c'est Patrick Peebles qui a déposé en 1997 un brevet mondial de son invention. Celle-ci a été récompensée en 2004 aux World Technology Network, un prix attribué par CNN, Microsoft, Nasdaq, le magazine Science et Time Magazine. N'ayant aucun repère les ingénieurs sont obligés de travailler par tâtonnements, le Fanwing ne rentre pas dans le paradigme normal du développement scolaire et conventionnel d'un avion. Ce qui rend la mise au point longue et difficile par accumulation régulière des essais et des pièces justificatives.

FanWing au sol

Principe de fonctionnement

Une partie de l'aile est remplacée par un rotor qui couvre l'envergure de l'aile. Des ailettes (pales) fixées sur un axe horizontal expulse l'écoulement de l'air au-dessus et en arrière de l'aile (dessin ci-dessous). Environ 2/3 du diamètre du rotor dépasse le dessus de l'aile juste après le bord d'attaque. Le rotor en brassant un large volume d'air crée une portance exceptionnellement élevée ainsi qu'une poussée en accélérant l'air vers le bord de fuite.

FanWing dessin

Un mécanisme d'engrenage planétaire est conçu pour permettre simultanément le changement de l'angle du pas de toutes les ailettes de chaque rotor. Ce changement de pas permet de faire varier la poussée et la portance sur chaque aile. Utilisé différentiellement il permet de contrôler le Farwing en roulis et en lacet.

FanWing rotor

La configuration de l'empennage double queue du dernier prototype (modéle réduit) a permis d'éviter le fort courant descendant (déflexion) immédiatement derrière le rotor de l'aile en gardant le stabilisateur hors de la turbulence et d'exploiter le courant ascendant du vortex de saumon lui permettant ainsi d'agir en tant qu'empennage vertical. Cette nouvelle configuration a permis d'augmenter la vitesse horizontale et d'apporter une meilleure stabilité dans la plage de vitesse 20-30km/h.

FanWing Arriere

Le FarWing respecte parfaitement les lois énoncées au chapitre POURQUOI UN AVION VOLE page La portance résumé :
- Il y a une circulation de la veine d'air   ⇒ Loi KUTTA-JOUKOWSKI
- Il y a une accélération de l'écoulement au-dessus de l'aile   ⇒ Loi BERNOUILLI
- Il y a une forte déflexion à l'arrière (courant descendant)   ⇒ Loi de NEWTON

Avantages

- Le silence: le Fanwing pourra parfaitement être utilisé pour des missions de surveillance ou de police en lieu et place des hélicoptères interdits en ville, ainsi que pour les usages militaires ou la discrétion est parfois une nécessité.
- La stabilité: la forme cylindrique de l'aile est insensible à la direction du vent.
- La puissance et la sobriété: il peut soulever des poids 4 à 5 fois plus élevés qu'un hélicoptère.
- Le décollage sur de courtes pistes: il est capable de s'envoler sur des petites distances. Mr Peebles espère même le faire décoller à la verticale.
- L’efficacité dans certaines applications: l'agriculture (épandage sur les champs), ou la lutte contre les incendies de forêt.
- Son coût modeste : il est très bon marché et pourrait remplacer les hélicoptères pour la surveillance, la reconnaissance, la recherche et les secours en montagne ou en mer.

Inconvénients

- La vitesse trop faible. Pour la recherche et les secours en montagne ou en mer ou la lutte contre les incendies de forêt, sa vitesse devrait atteindre celle d'un hélicoptère standard (200/300Km/h), or actuellement les vitesses sont de 70/100km/h.
- Le dégivrage des pales du rotor devra être étudié et résolu, pour les opérations de recherche et de sauvetage, de secours et surtout militaire, l'appareil doit pouvoir voler dans des conditions de givrage.
- La panne moteur devrait également être envisagée, avec descente en "autorotation" comme un hélicoptère.
La société FANWING a déjà fait voler des modèles radio-commandés de taille croissante et d'efficacité énergétique différente. Au salon aéronautique de Farnborough en 2010, des démonstrations quotidiennes de vol d'une variante de drone de FanWing eurent lieu.

Vol d'une des premières maquettes. http://www.fanwing.com/.



En 2015

L'avion piloté est prévu d'avoir un rotor de 10 mètres de long par 75 cm de large, et sa longueur totale (y compris ses double queues) sera de 14 mètres. Sa masse à vide prévue est de 350 kg pour un poids maximum au décollage de 600 kg. Sa vitesse de vol sera comprise entre 20 à 70 noeuds (37 à 130Km/h), et il devrait être capable de décoller sur une distance de 15 mètres. L'alimentation sera fournie par un moteur Rotax 912 à quatre temps qui équipe déjà certains avions légers.

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