011 Hypersustentation et effet de sol…

011 Hypersustentation et effet de sol…

Les dispositifs hypersustentateurs sont des éléments de voilure qui permettent d'augmenter fortement la portance des ailes aux faibles vitesses. Les plus fréquents sont les «becs» (volets hypersustentateurs de bord d'attaque) car ils se trouvent positionnés en avant de l'aile et les flaps (volets de courbure) se trouvant eux à l'arrière de l'aile.

Les volets hypersustentateurs de bord d'attaque...

1) Volets Type Handley-Page...

Ce type de volets hypersustentateurs (les becs) est utilisés principalement sur les avions légers et lents. L'exemple le plus connu est le Rallye MS-880 (avec un tas de versions). Avion oh combien utilisé en école ou en remorquage planeur ! Il est toujours fabriqué d'ailleurs en Pologne désormais, sous licence avec l'appellation PZL Koliber.

Ces volets fonctionnent de façon automatique sans intervention du pilote. C'est l'incidence de l'aile qui déterminent si les becs doivent sortir ou non (fonction Slats). Quand le vent relatif qui tape le bord de l'aile devient plus à la «verticale», le bec est en quelque sorte aspiré vers l'avant et sort tout seul pour créer une veine d'air porteur supplémentaire. A contrario, lorsque la vitesse augmente régulièrement, le volet rentre aussitôt et fait un petit claquement caractéristique que tout pilote ayant volé sur cette machine connaît ! Au passage, cette machine extraordinaire a sauver bien des vies grâce à ses performances exceptionnelles de vol à faible vitesse. On pouvait y passer pratiquement toutes les figures de voltige de base (pour un pilote qualifié) y compris le vol inversé car il est certifié à +4,2G en positif et -3,2G en négatif. Quelle machine !

2) Volets Type Kruger...

Ce type de volets est utilisé sur les avions rapides. Ainsi on les trouve sur presque tous les avions de ligne.

Ces volets sont constitués par une sorte de gouttière longitudinale qui recouvre le bord d'attaque de l'aile dans sa partie inférieure avant. Cette gouttière est plaquée contre l'avant et l'intrados de l'aile en vol de croisière. Il se relève vers l'avant comme s'il rendait l'aile plus épaisse (fonctionnent un peu comme les becs d'une point de vue aérodynamique en «recollant» la couche limite). Il est commandé par le pilote à la demande et mu par différents moyens : électrique, mécanique ou hydraulique, ceci en fonction des appareils. Ils sont sortis pour les phases d'approche et d'atterrissage dès l'instant que la vitesse de l'appareil doit diminuer.

3) Les volets de courbures traditionnels (les flaps)...

Tout le monde connaît ces gros volets situés près de la carlingue de l'avion et qui sortent avec force bruit (vue de la place passager!) lorsque l'avion arrive en finale. Ils sont très imposants car ils élargissent et arrondissent l'aile fortement dans sa partie déjà la plus large. La portance est ainsi très augmentée, permettant à l'avion de réduire énormément sa vitesse d'approche. Ils sont mus par diverses moyens également et demandent de fortes puissances de manœuvre. On trouve généralement sur les avions (tous types confondus) trois ou quatre positions de calage de ces volets de courbures (5°,15°, 30°, 45°). Ils sont utilisés en fonction d'un tas de critères techniques par le pilote aux commandes.

A l'atterrissage, ils sont rentrés dès l'avion stabilisé en fin de roulage pour ne pas être abîmés (position très basse et projections possibles dans les systèmes de manœuvres car l'aile est alors «grande ouverte» par dessous et vers l'arrière, volets sortis).

Les Spoilers..

On trouve ce type de volets sur les avions rapide (de ligne principalement). Ils servent surtout de freins aérodynamiques à l'atterrissage. Mais ils servent également en vol pour le tangage en aide des ailerons (haute ou basse vitesse). Ce sont de longues plaques étroites qui se lèvent verticalement, généralement situées sur l'extrados de l'aile, juste devant les volets de courbures. On les appellent aussi volontiers les aérofreins. Les planeurs en sont pourvus car ces appareils n'ont pas de volets de courbure. Ces aérofreins servent surtout à gérer la vitesse à l'atterrissage.

L'effet de sol...

Voilà un système hypersustentateur non voulu mais existant sur presque tous les avions*...

Cet effet ce sol est bien souvent mal interprété par les pilotes. On pourrait penser que l'effet de sol serait généré par un matelas d'air sous l'aile...? En réalité, non, c'est un vortex d'extrémité de l'aile, parasite, qui est à l'origine de cet effet de sol et pas vraiment un «matelas d'air coincé sous les ailes» !

Alors comment donc est-il créé...?

Lorsque l'appareil arrive près du sol, au moment du toucher surtout, l'air se retrouve bien emprisonné entre le sol et l'aile mais là, il vient renforcer surtout un tourbillon existant déjà en bout d'aile. Ce tourbillon initial va se transformer alors en vortex puissant appelé le «tourbillon marginal». Ce vortex part du dessous de l'aile, en toute extrémité, passe au dessus de celle-ci en montant à la verticale et comme l'avion avance encore vite, ce tourbillon hélicoïdal (bariqué) redescend à l'arrière de l'aile en appuyant fortement vers le sol. Voilà créé l'effet de sol. C'est le vortex de bout d'aile qui génère cet effet sustentateur supplémentaire. Plus l'aile est imposante, plus la vitesse de l'avion ralentit, plus ce tourbillon va prendre de la force aux fortes incidences. C'est ce qui a amené les constructeurs d'avions à mettre en place les Winglets, ces curieux appendices verticaux de bout d'ailes. Ils limitent le tourbillon marginal en permettant de mieux contrôler le vol aux basses vitesses.

*sur les avions à ailes basses seulement. En effet sur les avions à ailes hautes (type Cessna, BN2, DHC6 Twin-Otter, par ex.), cet effet ne se fait pratiquement pas sentir.

Navion ou Ekranoplan (ou encore WIG)...

Ne riez pas : navion est bien français mais peu de gens ont entendu parler de ces appareils hybrides entre navire et avion (d'où ce nom de navion). Les Russes ont inventés ces avions très particuliers volant sur l'eau, la glace ou la neige dans l'effet de sol justement... De nombreuses études ont été menées sur ces appareils par des tas de nations, surtout dans le cadre du transport militaire... Ces engins sont en fait à mi chemin entre hydroglisseur et hydravion... Voir ici pour l'anecdote... https://fr.wikipedia.org/wiki/Avion_%C3%A0_effet_de_sol

Qu’on se le dise …et bon vol !

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