samedi 16 juillet 2011

Pourquoi faut-il un contrôle du vrillage des ailes d'un orni ?

Kjell Dahlberg essaye une aile articulée. Il avait déjà une certaine expérience avec son accélérateur de Wingtip. Cette fois il applique un déphasage du même type que celui du SmartBird. Excellent ! Ses essais permettront peut-être de comparer cette aile avec la même aile bloquée. Il serait intéressant de voir si la traction ou la portance augmentent avec ce dispositif, avec bien sûr la même tension d'alimentation et la même intensité.
Ceci dit le choix de Kjell est d'esayer une aile membrane sans contrôle actif de la torsion (vrillage), voyons à quoi cela nous mène ?
La critique de l'aile membrane est relativement simple. Si je me fie aux données courantes cette aile n'aura guère que 0,5 de Cz et l'efficacité ne vaudra pas mieux : 10 de finesse/aile en allongement infini. Que restera-t-il en réalité avec la trainée induite et les trainées parasites : tout au plus 5, voire moins. Ceci dit du point de vue du plané, le rendement du vol battu pourrait-il ne pas en souffrir ? On peut espérer beaucoup des phénomènes transitoires, mais si on ne les aide pas un petit peu … D'ailleurs de récents essais dans des dimensions assez nettement inférieures donnent un accroissement de Cz jusqu'au double, dont on ne saurait profiter qu'en battant assez vite des ailes. Ce n'est pas le quadruple comme à l'échelle de la mouche. Sans précaution, dans ce cas l'usage d'un profil, les performances vont être assez mauvaises. Néanmoins ce type d'aile est facile à construire et on commence à savoir placer les raidisseurs, encore que des progrès puissent encore survenir dans ce domaine. Aussi je comprends que Kjell et beaucoup d'autres soient fidèles à ce type de construction.
Le thème de la torsion est plus compliqué. En premier lieu nous devons l'examiner du point de vue de la mécanique du vol.
Un ornithoptère du type Park Hawk ou un de ses parents est un deux axes par définition. Il peut virer et incliner grâce à son dièdre. Maintenant, pour avoir du dièdre en vol battu le modèle doit avoir plus d'amplitude vers le haut que vers le bas. Ce n'est pas la meilleure solution pour l'efficacité du battement, mais nécessité vaut loi. La dérive donne la possibilité de changer la direction où s'oriente le « bec », le dièdre induit une inclinaison qui permet l'engagement dans la courbe et non un dérapage. Bien ! Ceci vaut pour une aile rigide. Si l'aile est hautement flexible, le dièdre déterminant une augmentation de l'AOA du côté opposé au virage, ce côté va vriller plus. L'effet du dièdre sera diminué ou annulé. En conséquence la manœuvre sera difficile, impossible voire catastrophique.
Cette rigidité minimum que nous devrons rechercher ne convient pas au vol battu. Le dilemme est : avec une voile qui s'adaptera aux vrillages optimum du vol battu le contrôle sera impossible et les perturbations ne pourront pas être combattues efficacement. Avec une voile plus rigide les AOA dépasseront la bonne valeur et le rendement baissera.
Une torsion mécanique comme celle du TrueFly est le minimum nécessaire. Si l'on veut avoir un peu de plané un arrêt moteur dans la position optimum est conseillé. Mieux vaut ne pas atterrir en piqué !
Si on dispose de servos, l'électronique de commande permet de positionner les ailes pour le meilleur AOA. Si l'on raffine le système on aura des AOA variant selon la vitesse de vol. S'il y a télécommande le troisième axe est tout trouvé. Il faudra bien entendu un mélangeur qui interprètera les ordres pour les combiner avec les variations automatiques. Il n'y a là rien d'impossible.
Pour le wake je dois choisir entre la torsion mécanique et sa version électronique. J'aurais alors seulement le contrôle à bord, vol libre oblige, si possible avec une adaptation à la vitesse de vol. Pour l'Orni ma position a peu changé. Le contrôle de flexibilité proposé au début permettrait de reprendre les commandes mais avec retard s'il s'agit d'une perturbation. Il faudra donc un contrôle actif, peut-être aidé par un assouplissement ou raidissement pendant les manœuvres. Ainsi les bras ou les mains du pilote, ou encore les servos de contrôle, auraient moins d'effort à fournir.

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