CELLULE DES AÉRONEFS
LES DIFFÉRENTES AILES
- Le dièdre
- Les différentes formes
- La flèche des ailes
- Les ailes delta
Depuis Clément Ader, les ingénieurs et les constructeurs ont rivalisé d'audace et d'ingéniosité pour concevoir les ailes d'un aérodyne ainsi que leur emplacement par rapport au fuselage.
Cette page est un rappel non exhaustif des formes des ailes et de leurs positions au fur et à mesure des décennies et des progrès techniques.
Les différentes positions des ailes
Monoplan parasol
Sur un monoplan parasol,l'aile est fixée sur des haubans, eux-mêmes attachés au-dessus du fuselage. Des mâts fixés au fuselage maintiennent la rigidité de l'aile.
Exemple : Morane-Saulnier 225 C1.
Biplan
Un avion biplan est pourvu de deux paires d'ailes, placées l'une au-dessus de l'autre. Ce type d'avion fut beaucoup utilisé pendant la guerre 14-18. Sa construction se poursuivit entre les deux guerres, où il servait souvent d'avion d'entraînement. Dans les années 1960-1970, certains comme le Stampe SV4 ou le De Havilland Tiger Moth servaient encore pour remorquer les planeurs.
Exemple : De Haviland Tiger Moth.
Triplan
Un avion triplan est pourvu de trois paires d'ailes, placées les unes au-dessus des autres. Ce type d'avion permettait d'avoir une bonne portance pour une envergure limitée, augmentant ainsi la maniabilité.
Exemple : Nieuport XVII.
Sesquiplan
Le sesquiplan est un avion biplan dont l'aile inférieure (basse) a une envergure plus petite que l'aile supérieure (haute).
Exemple : Avro 531.
Ailes hautes
Ce type d'aile est utilisé principalement pour les avions à hélices, notamment les turbopropulseurs qui ont un diamètre d'hélice important. L'inconvénient est le train d'atterrissage qui est positionné soit dans le fuselage avec un empattement faible (donc sensible au vent de travers au sol), soit dans les ailes avec des grandes jambes de train (d'où une augmentation du poids).
Exemple : ATR 72.
Ailes médianes
Seuls certains avions de chasse les utilisent encore. Leurs attaches passant dans le fuselage diminuent le volume d'emport de celui-ci.
Exemple : Mitsubishi Ki-21.
Ailes basses
Elles équipent actuellement tous les avions de transport à réaction, sauf quelques gros avions de transport de fret comme Antonov An 225. Avantages : jambes de train plus courtes que sur une aile haute, ce qui permet de faciliter la maintenance des réacteurs en escale.
Exemple : SN 600 Corvette.
Le dièdre
Le dièdre est l'angle (en degrés) entre l'axe transversal et l'axe du longeron. Il peut être positif ou négatif et participe à la stabilité de l'aérodyne.
L'effet du dièdre est très complexe et ne sera pas traité dans ce chapitre.
Aile haute à dièdre positif
Exemple : Transall C160
Aile basse à dièdre positif
Exemple : Airbus 320
Aile médiane à dièdre négatif
Exemple : Dassault Etendard IVM
Aile haute à dièdre négatif
Exemple : Antonov An-225
Aile en mouette
Aile à double dièdre, positif puis négatif.
Exemple : Martin PBM-5 Marlin
Aile en W
Aile à double dièdre inversé, négatif puis positif.
Exemple : Corsair
Dièdre en bout d'aile
Le dièdre est seulement sur une partie de l'aile, comme ci-dessous.
Exemple : Jodel Ambassadeur
La forme des ailes
Aile droite
Les ailes droites forment un angle droit avec l'axe du fuselage. Ce type d'ailes est utilisé uniquement pour les aérodynes ayant une vitesse relativement faible (inférieure à Mach 0.7).
Exemple : MH-1521 Broussard
Aile elliptique
L'avantage de l'aile elliptique est la diminution de la courbure à son extrémité entraînant un écoulement aérodynamique homogène sur toute sa longueur et une traînée minimale en vol subsonique.
L'inconvénient d'une telle aile est le vol à basses vitesses avec un décrochage plus rapide et plus brutal, ainsi que la complexité de la structure.
Exemple : Speed Spitfire
Aile trapézoïdale
Cette aile très performante se caractérise par un faible allongement avec un bord d'attaque à flèche positive alors que le bord de fuite a une flèche négative. Comme l'aile elliptique, l'aile trapézoïdale a un écoulement aérodynamique homogène sur toute sa longueur, mais à basses vitesses, le décrochage est réparti sur toute sa surface.
Exemple : Lockheed F-22 Raptor
Aile volante
L'aile volante ne possède ni fuselage, ni empennage horizontal. Certainesont comme le bombardier stratégique Northop B2 n'ont plus de dérive.
Le pilotage assisté par ordinateur se fait à travers les gouvernes situées toutes dans l'aile. Bien que le concept soit ancien, l'aile volante pose des problèmes de stabilité, notamment en tangage et lacet.
Exemple : Northop B2
La Flèche
L’angle de flèche désigne l'angle formé entre le lieu des points situés au quart avant de la corde moyenne aérodynamique et l'axe transversal. Elle peut être positive ou négative. Si ce lieu de points n'est pas une droite (flèche variable), on prend alors parfois le bord d'attaque comme référence.
Pour un avion volant en subsonique Mach inférieur à 0.7, la flèche optimale est nulle ou faiblement positive, inférieure à 5°.
Pour un avion de ligne volant en transsonique Mach entre 0,72 et 0.90, la flèche optimale sera de 25 à 35 degrés.
Pour un avion supersonique, la flèche sera généralement de 35 à 45 degrés, mais pourra atteindre beaucoup plus, 76° comme le Concorde.
Flèche positive
Les ailes à flèche positive ont une meilleure pénétration dans l'air aux hautes vitesses, et retardent l'apparition du Mach critique. Ce type d'aile améliore aussi la stabilité de l'aérodyne autour de son axe de lacet et sert également de stabilisateur autour de l'axe de roulis, mais entraîne la couche limite vers le bout d'aile (saumon).
D'où des performances médiocres aux basses vitesses.
Exemple : Airbus 320
Flèche négative
Les ailes à flèche négative ont une meilleure maniabilité, elles entraînent la couche limite vers l'emplanture de l'aile, mais créent une instabilité de l'aérodyne, notamment autour de l'axe de lacet.
Exemple : Sukhoî SU-47 Berkut
Aile delta
L'aile delta est un type d'aile en forme de triangle. Ce type d'aile est bien adapté au vol supersonique,
c'est pourquoi de nombreux avions de chasse ont des ailes delta.
Exemple : Dassault Mirage V
Aile delta avec empennage canard
Le plan canard situé à l'avant n'est pas un empennage (comme sur un aérodyne classique), mais une petite aile portante qui peut également servir de gouverne de profondeur.
Exemple : Dassault Rafale B
Aile à géométrie variable
La voilure à géométrie variable est une voilure dont la forme peut être modifiée en cours de vol afin de rendre l'aéronef le plus performant possible à différentes vitesses sans perte d'efficacité. La solution consiste à articuler tout ou une partie de la voilure afin d'augmenter ou de diminuer la flèche en fonction de la vitesse. Inconvénients, complexité et poids d'un tel système.
Exemple : Dassault Mirage G-8
Aile gothique
L'aile gothique est une aile delta, qui présente un bord d'attaque à flèche variable. Pour le supersonique Concorde, la flèche est très accentuée ( 76° au bord d'attaque près du fuselage), puis elle diminue. Les bouts d'aile sont à courbure parabolique, ce qui entraîne une augmentation de la surface en bout d'aile.
L'inconvénient est la complexité de la structure.
Exemple : Concorde
Les dessins ci-dessus ont été réalisé d'après les plans 3 vues de Richard Ferrière.
Visiter son site http://richard.ferriere.free.fr
