L’aile noire du MS-21

Nous vous proposons un lien intéressant dans le domaine de l'aviation.

Si vous vous intéressez à l'espace, il serait étonnant que vous n'ayez pas aussi un petit regard vers ces engins volants qui, contrairement aux fusées, ont besoin de l'air pour se déplacer.

Voici un petit article qui résume l'intérêt de réaliser des ailes d'avion en matériaux composites. Ici il s'agit de l'aile du nouvel avion russe de passagers, le MS-21. Comme il s'agit d'un article en russe on vous en donne le texte en français directement.

L'utilisation d'un composite pour la fabrication de l'aile MS-21 apporte un gain significatif sur plusieurs paramètres à la fois, dont le coût total de la structure.

"C'était une approche intégrée, l'effet a été calculé dans de nombreux paramètres à la fois", explique Youri Tarassov, directeur technique - directeur du département pour le développement du système de production et la gestion de la qualité de l'OAK [Obyedinonnaya Aviastroitelnaya Korporatsiya, soit approximativement United Aircraft Corporation]* "Après avoir étudié l'ensemble des technologies existantes, les étapes de modélisation mathématique et d'essais grandeur nature d'éléments de structure, l'obtention d'expertises d'instituts et de calculs économiques, le choix final s'est porté sur une aile en fibre de carbone fabriquée par infusion sous vide, sans l'utilisation d'autoclaves.

Les matériaux composites ont de meilleures caractéristiques spécifiques que l'aluminium. Théoriquement, l'utilisation de composites à la place de métaux conduit à une réduction de poids de 15 %. Les revêtements "composites" présentent également des avantages opérationnels. Les avions métalliques sont sujets à la fatigue, ils sont donc conçus pour un certain nombre de cycles. Les matériaux composites sont beaucoup plus résistants aux charges alternées, la corrosion ne leur est pas dangereuse, ils sont donc plus durables que les métaux.

Cependant, l'avantage n'est pas uniquement en terme de poids. L'utilisation de fibre de carbone a permis de fabriquer une aile pour le MS-21 qui a un plus grand allongement et un profil fin. Avec l'épaisseur, tout est simple : plus l'aile est fine, moins la traînée aérodynamique est importante. Mais l'allongement de l'aile - le rapport entre l'envergure de l'aile et sa largeur - affecte une autre composante de la traînée - la traînée induite créée par le vortex qui se détache de l'extrémité de l'aile. Ce type de traînée apporte une contribution significative lors d'un vol à basse vitesse. Si l'aile d'un avion était infinie, il n'y aurait pas de traînée inductive. Mais c'est le cas idéal. Dans la vie, la traînée induite est combattue soit en installant des bouts d'ailes verticaux (toutes sortes de winglets, sharklets et "sabres"), soit en augmentant la longueur de l'aile.

L'allongement de l'aile en aluminium sur les versions des générations précédentes était de l'ordre de 8-9.

"Il n'était pas possible d'allonger l'aile, car l'aluminium est un métal mou. Pour que l'aile ne se plie pas sous l'action des charges de vol, il faudrait augmenter l'épaisseur", explique Youri Tarassov. "Une telle aile en aluminium serait si épaisse que sa traînée aérodynamique avalerait tout le gain d'un allongement important. Mais la fibre de carbone est un matériau plus résistant. Par conséquent, ses ailes peuvent avoir un allongement de 10 et 11, voire plus."

Pour l'aile en fibre de carbone du MS-21, il a été possible d'obtenir un allongement de 11,5. Ce n'est qu'à cause de cela que la qualité aérodynamique a augmenté de 5 à 6%. Dans l'ensemble, une aile composite à rapport d'aspect élevé avec un profil mince permettra au MS-21 d'atteindre une réduction de la consommation de carburant jusqu'à 8% par rapport aux analogues existants. Au cours de son cycle de vie (environ 20 000 heures), un avion à moyenne portée avec une aile en aluminium "classique" brûle 140 000 tonnes de carburant. Ce n'est que grâce à "l'aile noire" de chaque MS-21 qu'il sera possible d'économiser plus de 11 000 tonnes de carburant pour le même raid! Ce chiffre sera un argument sérieux lors de la comparaison du MS-21 avec ses "camarades" métalliques.

L'avenir est derrière les ailes "noires", les Russes en sont sûrs.

Source et crédit photographique: OAK

* l'OAK, qu'il faudrait traduire en français par Corporation Unifiée de Construction des Avions, réunit tous les grands constructeurs d'avions de l'ex-URSS comme Tupolev, Illyouchine, Yakovlev...etc. Mais pas Antonov, ukrainien.