publié le 05 mars 2025 à 14:57
779 mots
Gagner jusqu'à 7,2 % de consommation de carburant avec une voilure à fort allongement allégée et mieux contrôlée, c'est ce qu'il ressort d'une étude poussée du DLR, le centre de recherches aérospatiales allemand. Ce gain pourrait être obtenu par l'utilisation des systèmes intelligents de contrôle des surfaces mobiles d'une aile. Les résultats en soufflerie sont prometteurs et le DLR va poursuivre ses recherches.
Le vol des avions commerciaux doit devenir plus efficace, mais aussi plus confortable, notamment lors des rafales et autres turbulences. D'après des études menées outre-Rhin, l'un des moyens d'y parvenir consiste à utiliser des systèmes intelligents de contrôle. Ces derniers, capables de réagir de manière proactive aux rafales de vent et aux manœuvres, permettent d'ajuster les surfaces de contrôle et les volets de manière quasi-immédiate. Dans le cadre du projet oLAF (Optimal Lastadaptives Flugzeug, littéralement Avion à capacité d'adaptation optimale à la charge), des chercheurs du DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, soit le centre [de recherches] aérospatial[es] allemand ont constaté que l'utilisation de cette technologie innovante permet d'améliorer la consommation de carburant jusqu'à 7,2 % et de réduire considérablement les émissions de dioxyde de carbone.
« Grâce à une combinaison ingénieuse de surfaces de contrôle sophistiquées et de capteurs modernes, nous pouvons mieux absorber les turbulences, minimiser la charge sur la structure de l'avion et donc développer des avions plus efficaces », explique Lars Reimer, chef de projet à l'Institut d'aérodynamique et de technologie des flux du DLR. Cet objectif est atteint, entre autres, grâce à des systèmes laser et à des capteurs LiDAR, qui utilisent des lasers pour mesurer la configuration du vent et détecter à temps les rafales à venir. Ces capteurs permettent à l'avion de réagir de manière encore plus précise et proactive aux influences extérieures, en ajustant automatiquement les surfaces de contrôle telles que les gouvernails et les volets. « L'utilisation de systèmes de contrôle de charge ultramodernes permet non seulement de réduire les contraintes exercées sur les matériaux et de prolonger leur durée de vie, mais aussi d'améliorer l'aérodynamisme et l'efficacité des avions commerciaux modernes », poursuit Lars Reimer.
Dans le cadre du projet oLAF, les chercheurs du DLR ont étudié comment l'utilisation complète des technologies de contrôle de la charge affecte la conception des nouveaux avions long-courriers. Pour évaluer avec précision le potentiel de la technologie, ils ont utilisé des simulations numériques multidisciplinaires pour développer deux modèles d'avions aux exigences identiques et les comparer ensuite. L'un des avions a été conçu avec une technologie conventionnelle, tandis que l'autre a été conçu dès le départ avec une technologie de pointe de réduction de la charge « agressive ». La différence cruciale : la nouvelle technologie permet d'obtenir des ailes d'une plus grande envergure et d'une plus grande efficacité aérodynamique - un changement de paradigme qui réduit considérablement la consommation de carburant et les émissions.
Pour vérifier ces résultats, des chercheurs de l'Institut d'aéroélasticité du DLR ont mené des expériences dans la soufflerie à basse vitesse de Braunschweig (DNW-NWB). Ils ont équipé un modèle de soufflerie d'une aile flexible avec des volets de bord de fuite et des spoilers mobiles et ont utilisé un générateur de rafales mobile spécialement conçu pour créer des rafales de vent artificielles. Les vibrations de l'aile ont été mesurées avec et sans contrôle de la charge. Les résultats montrent qu'avec le contrôle de la charge, les vibrations ont été efficacement réduites et que la contrainte à l'emplanture de l'aile a été réduite jusqu'à 80 %.
Les résultats des simulations et des essais démontrent que lorsqu'un contrôle complet de la charge est intégré dans la conception de l'avion, il permet d'obtenir des ailes plus légères et à allongement supérieur. En conséquence, un bilan présentant une aérodynamique et une efficacité énergétique supérieures. Le DLR estime que les avions équipés de cette nouvelle technologie consomment jusqu'à 7,2 % de carburant en moins et qu'ils peuvent augmenter leur rentabilité jusqu'à 6,7 %, malgré d'éventuels coûts de maintenance supplémentaires. « Nous avons été surpris par les résultats », déclare Lars Reimer. « Au départ, nous considérions le contrôle de la charge principalement comme une méthode de réduction du poids, mais il semble aujourd'hui qu'il s'agisse d'un élément clé pour la conception future des ailes - avec une amélioration significative de l'aérodynamisme et une plus grande efficacité. »
Le DLR prévoit maintenant de poursuivre le développement de la technologie et de tester les prototypes sélectionnés dans des avions de recherche. Entre-temps, les chercheurs poursuivent les travaux entamés dans le cadre de l'oLAF en affinant le processus de conception numérique, en intégrant toutes les disciplines concernées, de l'aérodynamique au contrôle des charges, en passant par l'ingénierie structurelle. L'objectif est de fournir aux constructeurs aéronautiques une méthodologie et des outils très précis qui peuvent être utilisés pour intégrer les technologies de réduction de la charge dès les premiers stades de développement.
Gagner jusqu'à 7,2 % de consommation de carburant avec une voilure à fort allongement allégée et mieux contrôlée, c'est ce qu'il ressort d'une étude poussée du DLR, le centre de recherches aérospatiales allemand. Ce gain pourrait être obtenu par l'utilisation des systèmes intelligents de contrôle des surfaces mobiles d'une aile. Les résultats en soufflerie sont prometteurs et le DLR va poursuivre ses recherches.
Le vol des avions commerciaux doit devenir plus efficace, mais aussi plus confortable, notamment lors des rafales et autres turbulences. D'après des études menées outre-Rhin, l'un des moyens d'y parvenir consiste à utiliser des systèmes intelligents de contrôle. Ces derniers, capables de réagir de manière proactive aux rafales de vent et aux manœuvres, permettent d'ajuster les surfaces de contrôle et les volets de manière quasi-immédiate. Dans le cadre du projet oLAF (Optimal Lastadaptives Flugzeug, littéralement Avion à capacité d'adaptation optimale à la charge), des chercheurs du DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, soit le centre [de recherches] aérospatial[es] allemand ont constaté que l'utilisation de cette technologie innovante permet d'améliorer la consommation de carburant jusqu'à 7,2 % et de réduire considérablement les émissions de dioxyde de carbone.
« Grâce à une combinaison ingénieuse de surfaces de contrôle sophistiquées et de capteurs modernes, nous pouvons mieux absorber les turbulences, minimiser la charge sur la structure de l'avion et donc développer des avions plus efficaces », explique Lars Reimer, chef de projet à l'Institut d'aérodynamique et de technologie des flux du DLR. Cet objectif est atteint, entre autres, grâce à des systèmes laser et à des capteurs LiDAR, qui utilisent des lasers pour mesurer la configuration du vent et détecter à temps les rafales à venir. Ces capteurs permettent à l'avion de réagir de manière encore plus précise et proactive aux influences extérieures, en ajustant automatiquement les surfaces de contrôle telles que les gouvernails et les volets. « L'utilisation de systèmes de contrôle de charge ultramodernes permet non seulement de réduire les contraintes exercées sur les matériaux et de prolonger leur durée de vie, mais aussi d'améliorer l'aérodynamisme et l'efficacité des avions commerciaux modernes », poursuit Lars Reimer.
Dans le cadre du projet oLAF, les chercheurs du DLR ont étudié comment l'utilisation complète des technologies de contrôle de la charge affecte la conception des nouveaux avions long-courriers. Pour évaluer avec précision le potentiel de la technologie, ils ont utilisé des simulations numériques multidisciplinaires pour développer deux modèles d'avions aux exigences identiques et les comparer ensuite. L'un des avions a été conçu avec une technologie conventionnelle, tandis que l'autre a été conçu dès le départ avec une technologie de pointe de réduction de la charge « agressive ». La différence cruciale : la nouvelle technologie permet d'obtenir des ailes d'une plus grande envergure et d'une plus grande efficacité aérodynamique - un changement de paradigme qui réduit considérablement la consommation de carburant et les émissions.
Pour vérifier ces résultats, des chercheurs de l'Institut d'aéroélasticité du DLR ont mené des expériences dans la soufflerie à basse vitesse de Braunschweig (DNW-NWB). Ils ont équipé un modèle de soufflerie d'une aile flexible avec des volets de bord de fuite et des spoilers mobiles et ont utilisé un générateur de rafales mobile spécialement conçu pour créer des rafales de vent artificielles. Les vibrations de l'aile ont été mesurées avec et sans contrôle de la charge. Les résultats montrent qu'avec le contrôle de la charge, les vibrations ont été efficacement réduites et que la contrainte à l'emplanture de l'aile a été réduite jusqu'à 80 %.
Les résultats des simulations et des essais démontrent que lorsqu'un contrôle complet de la charge est intégré dans la conception de l'avion, il permet d'obtenir des ailes plus légères et à allongement supérieur. En conséquence, un bilan présentant une aérodynamique et une efficacité énergétique supérieures. Le DLR estime que les avions équipés de cette nouvelle technologie consomment jusqu'à 7,2 % de carburant en moins et qu'ils peuvent augmenter leur rentabilité jusqu'à 6,7 %, malgré d'éventuels coûts de maintenance supplémentaires. « Nous avons été surpris par les résultats », déclare Lars Reimer. « Au départ, nous considérions le contrôle de la charge principalement comme une méthode de réduction du poids, mais il semble aujourd'hui qu'il s'agisse d'un élément clé pour la conception future des ailes - avec une amélioration significative de l'aérodynamisme et une plus grande efficacité. »
Le DLR prévoit maintenant de poursuivre le développement de la technologie et de tester les prototypes sélectionnés dans des avions de recherche. Entre-temps, les chercheurs poursuivent les travaux entamés dans le cadre de l'oLAF en affinant le processus de conception numérique, en intégrant toutes les disciplines concernées, de l'aérodynamique au contrôle des charges, en passant par l'ingénierie structurelle. L'objectif est de fournir aux constructeurs aéronautiques une méthodologie et des outils très précis qui peuvent être utilisés pour intégrer les technologies de réduction de la charge dès les premiers stades de développement.
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