Le potentiel prometteur du nouveau girodyne à grande vitesse "RACER"

Publié par Redbran le 16/01/2020 à 14:00
Source: © Union européenne, [2020] / CORDIS
Des simulations aérodynamiques avancées permettent de tirer pleinement parti du nouvel hélicoptère à grande vitesse "RACER"


© Projet PROPTER

L'idée consistant à créer des aéronefs à la fois capables de voler aussi vite qu'un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin...) et de faire du vol stationnaire comme un hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant toutes les phases...) n'est pas nouvelle, mais elle n'a pas encore atteint le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.). Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) PROPTER, financé par l'UE, s'attaque aux défis aérodynamiques peu communs découlant de cette idée, que les concepteurs doivent relever.

Le processus de conception des giravions s'avère délicat pour de nombreuses raisons: il faut augmenter la capacité de levage des charges utiles, réduire la consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) et améliorer l'autonomie du véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.). Dans le cadre du programme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) Clean Sky 2, les concepteurs d'aéronefs apportent la touche finale à un nouveau concept de girodyne (ou hélicoptère combiné), qui combine poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) propulsive et capacité de décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.). Ce nouvel hélicoptère de démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment...) fait le pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant par-dessus cette séparation. Le...) entre les hélicoptères traditionnels et les avions. Ce démonstrateur de girodyne baptisé RACER est l'un des deux démonstrateurs en cours de développement pour la plateforme de démonstration d'avions innovants "Fast Rotorcraft" de Clean Sky. Optimisé pour une vitesse de croisière (La vitesse de croisière d'un aéronef est la vitesse correspondant au régime des moteurs prévu pour la partie courante d'un vol, c'est-à-dire sans la phase de montée et d'approche en vue de...) dépassant les 400 kilomètres/heure (216 nœuds), ce qui est 50 % plus rapide qu'un hélicoptère classique, il vise une réduction de 25 % du coût kilométrique. Il conservera la capacité de faire du vol stationnaire et l'agilité d'un hélicoptère conventionnel.

Lever le voile sur l'aérodynamique de cette configuration complexe

L'UE a financé le projet PROPTER pour étudier les interactions aérodynamiques complexes caractérisant le girodyne RACER afin de faire évoluer de manière radicale l'efficacité et la vitesse (On distingue :) maximale possible de ce giravion de prochaine génération. Le projet a été mené par PROPTER, un consortium entre le Centre aérospatial royal des Pays-Bas (NLR) et l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) technique de Delft, dans le cadre établi par Airbus (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans la construction aéronautique mondiale. Filiale à 100 % du...) Helicopters.

Le girodyne est équipé d'une grande variété de surfaces aérodynamiques, parmi lesquelles figurent le rotor supérieur (semblable à celui d'un hélicoptère classique), les ailes à faible allongement, deux hélices installées en bout d'aile ainsi que les empennages. Ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...), elles génèrent les forces et les moments nécessaires pour le vol de croisière, le vol stationnaire, l'autorotation et les manœuvres. Les hélices (également appelées rotors latéraux) sont entraînées par les mêmes turbomoteurs que ceux qui entraînent le rotor.

"Une compréhension approfondie des interactions des champs d'écoulement est cruciale pour assurer le succès du girodyne", fait remarquer Bambang Soemarwoto, scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) confirmé du NLR. "Les puissantes interactions des champs d'écoulement qui se produisent entre les hélices montées sur les ailes, le rotor principal (Le rotor principal est l'élément composé de plusieurs pales qui par sa rotation permet la sustentation, le pilotage et la propulsion d'un hélicoptère.) et la cellule doivent être quantifiées avec précision car elles peuvent différer considérablement des champs caractéristiques de chaque composant individuel", ajoute Bambang Soemarwoto.

PROPTER a réalisé des simulations informatiques fidèles à la réalité à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle...) en exploitant les logiciels de mécanique des fluides (La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides c'est-à-dire des liquides et des gaz lorsque ceux-ci subissent des forces ou des contraintes. Elle est actuellement étendue à des écoulements...) numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) à la fine pointe de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) et les installations disponibles équipées de clusters de calcul haute performance. Le projet a permis d'en savoir plus sur la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) des écoulements qui entrent en jeu et d'obtenir des résultats numériques fiables grâce à l'utilisation d'ENFLOW – un code de recherche développé au NLR dans le cadre de divers programmes de recherche européens et nationaux. Par ailleurs, PROPTER s'est intéressé à la conception des hélices afin de réduire la consommation de carburant et, à terme, les émissions de CO2 et de NOx (NOx, de N symbole de l'azote, O celui de l'oxygène et x représentant une stœchiométrie inconnue est une abréviation utilisée dans le domaine de la chimie, de la...).

Le potentiel prometteur du girodyne

"Pour l'aviation (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs, technologies et règlements qui permettent d'utiliser un aéronef dans un but particulier. Ces diverses activités peuvent être...) européenne, cet aéronef (Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. On distingue deux catégories d'aéronefs : l'aérostat et l'aérodyne....) à voilure tournante (La voilure est l'élément sustentateur d'un aérodyne. Elle peut être fixe (aile d'avion) ou tournante (rotor principal d'hélicoptère ou d'autogyre).) permet de réaliser des vols interurbains tels que Paris-Londres ou Paris-Bruxelles en moins d'une heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire » employé pour...), avec en prime l'avantage de disposer d'un décollage et d'un atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions...) verticaux offrant une excellente accessibilité urbaine, même sur des surfaces accidentées", indique Bambang Soemarwoto. Pour les vols d'urgence médicale, cela signifie qu'il est possible d'aller plus loin et plus vite vers ceux qui en ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires,...), élargissant ainsi le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) d'action du concept de "l'heure d'or". PROPTER a établi une base de connaissances solide concernant l'aérodynamique complexe du girodyne afin que ses capacités polyvalentes puissent être pleinement exploitées.

Le commentaire de Jean-Michel Billig, ancien vice-président exécutif pour la recherche et le développement chez Eurocopter (Le Groupe Eurocopter est le premier fabricant d'hélicoptères au monde [1]. Il est formé en 1992 à partir de la fusion des divisions hélicoptères du français Aérospatiale Matra et de l'allemand DaimlerChrysler...), illustre l'importance du travail de PROPTER: "Plusieurs girodynes ont volé depuis les années 1950, mais aucun n'a été commercialisé. Alors pourquoi réessayer maintenant? Les capacités de calcul et de simulation actuelles nous apportent une aide précieuse."

Le girodyne RACER devrait prendre son envol en 2020.

Pour plus d'information voir: Projet PROPTER
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