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Technique gAH4TEfigml@i@w GEK L'EFFET , LL N (11:2111E Pacies Za./11-1- par Marino Boric, Dien Delemarte, photos: Marino Boric, Volo Sportiva, Dirnitri Delemarle, Philippe Tisserant De plus en plus prösents sur les alles de nos ULM, ces petits appendices aerodynamiques semblent convaincre les pilotes. II faut dire que ces gönörateurs de vortex apportent beaucoup d'avantages pour finalement tres peu d'inconvänients. Figure 1: Faut pas ötre Ingenieur pour voir la difference de trainee entre un bord d'attaque equipe d'un bec et un autre avec des generateurs de vortex... TR IANG LES Nous voyons maintenant sur les ras- semblements ou les salons, des ma- chines equipees de ces petites formes triangulaires montees sur les ailes. Connues sous le nom de generateurs de vortex, elles ont d'abord ete instal- lees sur les ULM de type ADAC (avion ä decollage et atterrissage courts) pour ameliorer leurs caracteristiques de vol lent sans generer de trainee supplemen- taire en croisiere comme c'est le cas des becs de bord d'attaque (figure 1). Aujourd'hui, de nombreux appareils choi- sissent aussi d'etre equipes de genera- teurs de vortex, meine si ceux-ci ne sont pOurtant pas destines au tout-terrain et aux vols tres lents. A leur debut, les generateurs de vor- tex ont ete utilises avant qu'on en com- prenne reellement le fonctionnement. Leur positionnement et kur efficacite ont ete demontres de maniere assen empi- rique. C'est un peu comme l'histoire de la balle de golf et de ses centaines d'al- veoles. Les joueurs ont decouvert « par accident » que leurs balles usees et abi- mees allaient beaucoup plus loin qu'une balle neuve et lisse. Les fabricants ont experimente les balles en soufflerie pour effectivement constater ces faits. L'aerodynamique est une science par- fois pleine de surprises etranges swrtout quand il s'agit de couche limite, de ses interactions et de ses effets Pour les generateurs de vortex, il est fascinant de voir comment de si petits dispositifs peuvent avoir un cf- fet si important sur l'aerodynamique d'une aile. L'utilisation de genera- teurs de vortex n'a rien de nouveau. Ceux-ci ont ete utilises sur Ies avions de transport pendant des deeennies. Ä l'origine, ils ont 616 congus pour canaliser le flux d'air sur les alles par MAIS POUROU01 UNE FAIBLE PERTE DE PERFORMANCE Ä HAUTE VITESSE? Dans le cas du CH 701 et de ses clones, les VG viennent remplacer les becs de bord d'attaque, un dispositif tres coüteux en terme de trainee. Avec ce changement, an assiste ä une amelioration de la vitesse maxi. Pour les autres, elle est due a la petite part que represente la trainee de feile dans la totalite de celle de l'apparell et au Fait que la vitesse maxi est une fonction carree de la trainee. Elle sera donc d'autant moins perceptible que l'appareil sera deficient au plan aerodynamique. 51 an pose des turbulateurs sur un appareil aerodynamiquement propre, la vitesse maxi va bais- ser moins spectaculairement que l'amelioration de la vitesse minimum, mais elle va baisser. Nous n'avons encore jamais vu de turbulateurs de bord d'attaque sur des MCR, des VL3 au des Dynamic; encore moins sur des pfaneurs! Ces derniers utilisent cependant souvent des turbulateurs biens moins epais, de ('ordre de 0,5 mm, qui sont places beaucoup plus en arriere pour corriger l'apparition de bulles dans la couche laminaire, mais les aerodynamiciens progressent toujours dans ce domaine et s'effor- cent de les faire disparaitre! Philippe Tisserant 01/2011 _YAK 33 GÜNÜRATEURS DE VORTEX Techni • ue Decrochage ä 85 kre sans generateur de vortex. Les brins montrent un flux d'air desorganise qui amene au decrochage. Decrochage ä 75 krnih avec generateurs de vortex. Les brins de leine montrent un ecoulement qui reste « tolle» ä l'aile Photos de 1 ä 6: montage de vortex Un kit de generateurs de vortex tobte entre 100 et 200 euros. II comprend le gabarit de montage pour positionner aux rnieux les appendices. exemple, afin d'ameliorer certaines carences aerodynamiques ou corriger des defauts d'ecoulement. Ils servi- rent meine dans certains cas ä recreer un flux d'air sur des surfaces de gou- vernail de profondeur. Le Boeing 707 en est la meilleure preuve. Meme en cabrant le manche, dans certaines configurations de vol, la profondeur etait quasi inoperante. Avec l'ins- tallation de VG (vortex generator en anglais dans le texte), les problernes avaient totalement disparu. Ä cette epoque, les VG avaient des propor- tions enormes par rapport aux mo- deles d'aujourd'hui. Ils n'etaient pas rares d'en rencontrer ayant la taille d'une main. Ceux qui equipent ac- tuellement les avions legers mesurent entre 12 et 22 mm. MacDonnell Douglas et ses inge- nieurs qui se moquaient bien du 707 et de ses VG n'ont jamais voulu se di- riger vers ces appendices si bien que c'est encore Boeing et son ingenieur Paul Robertson qui ont essaye d'utili- ser les VG pour optimiser cette fois les basses vitesses. Cette technique s'est alors rapidemein repandue pour les monos et les bimoteurs de l'aviation traditionnelle. REMETS UNE COUCHE Pour bien saisir les subtilites du röte des generateurs de vortex, il faut rap- peler quelques fondements d'aerody- namique notamment les specificites de la couche limite. Quand un ULM est en vol, an pense generalement que Pair qui s'ecoule autour de /'ade a une vitesse assen proche de celle de depla- cement de la machine. Il s'avere que ia viscosite de l'air et le frottement induit avec la surface de l'aile font que certaines molecules d'air en contact avec la surface de l'aile « adherent » ä celle-ci et leur vi- tesse ralentit tres fortement. CE QUE LES GENERATEURS DE VORTEX FONT : Les generateurs de vortex sont piaces dans le sens de renvergure ä rextrados a approximativement 10 % de la corde. Ils contrOlent Vecoulement des Filets d'air sur l'extrados en creant des vortex reorganisant le recollement de la couche limite. Ce resultat permet de conserver ie contröle de l'appareil aux faibres vitesses et aux grands angles d'attaque. SANS GENERATEURS DE VORTEX AVEC GENERATEURS DE VORTEX Turbulences incontrölees Filets d'air contrölös * - Ecoulement avec vortex - Vitesse de croisiere identique VITESSE DE DECROCHAGE 'Note un ULM equipe avec des generateurs de vortex decrochera mais ä des vitesses nettement plus basses que le märne appareil sans generateur de vortex. ©1994 micro AeroDynamics Inc. 4000 Airport Road / Suite Ci Anacortes WA 98221 1-800-677-2370 Pour faire simple, au fur et ä mesure que l'on s'eloigne de ['alle, les mo- lecules d'air sont de moins en moins ralenties jusqu'ä ce que, ä une cer- taine distanee, les molecules ne soient plus ralenties du taut. C'est la couche limite. Mais qu'est-ce que les generateurs de vortex ont ä voir avec cette couche limite ? Bonne question Edrnond ! En fait, kur räle est de transformer cette couche li- mite dite laminaire en un ecoulement turbulent dans certaines configurations de vols. Les raisons en sont simples. Revenons ä notre couche limite. Pres du bord d'attaque, la couche li- mite est assez mince et les molecules en mouvement sont assez fluides et pa- ralleles ä la surface de l'aile. C'est un ecoulement que l'on appelle laminaire. Mais au fur et ä mesure que l'on se de- place vers Paniere du bord d'attaque. la couche limite devient plus epaisse mais aussi instable. Un flux laminaire possede des avan- tages au rayon desquels an peut citer la faible trainee. Point negatif, la couche limite peut par contre tres facilement se sepa- rer de l'aile notamment aux grands angles. A contrario, un ecoulement turbulent dans la couche limite pro- duit evidemment plus de trainee mais permet de retarder tres nettement le phenornene de decollement. Les ap- pendices aerodynamiques qui per- mettent cela sont les generateurs de vortex. Chacun d'eux creait un veri- table tourbillon qui stimule et orga- nise recoulement ä devenir turbulent, notamment ä basses vitesses et ä forte incidence. Les resultats sont alors assez simples ä comprendre. Les vitesses de decro- chage sont plus basses et surtout, les gouvernes comme les ailerons, restent parfaitement efficaces meme ä faible 01/2011 ••■■■•;.!, 35 GE.NüRATEURS DE VORTEX vitesse et grande incidence. On peut naturellement aussi equiper la profan- deur de l'ULM pour augmenter l'effi- cacite de celle-ci. VG - VORTEX GENERATOR Generalement les generateurs de vor- tex sont en plastique au en aluminium plie. Ce qui campte est leur taille, mais surtout leur position sur l'aile. Habituellement, les VG sont mantes par paires, avec im angle de quelques de- gres ä recoulement du vent relatif. Le caicul de la taille correcte est im pro- cessus delicat et lang avec des resultats incertains. Pour ce qui est de I'anglc que doivent former les VG, rien ne remplace quelques essais en vols. D'une maniere generale, voici une regle de base. Les VG doivent etre places ä environ 10 % du bord d'attaque de l'aile. En raison de la forme incurvee de l'aile et de son Profil, il est parfois assez difficile de les positionner au mieux. Certains foumisseurs ont resolu le probleme en proposant ä la vente des gabarits de mantages. Une ligne de re- ference est deterrainee sur l'envergure et le gabarit peut y 'etre mis en place ä l'aide d'adhesif. Ä Blois, Tina Venturi vendait un tel kit avec des generateurs de Vortex autocollants. De plus, cha- cun d'entre eux possede une forme in- curvee pour epouser au plus pres le profil de fade. Dans une comparaison directe realisee sur la meine aile avec et sans VG, les resultats ont ete impressionnants. Tout Les generateurs de vortex sont des appendices aerodynamiques tres petits mesurant de 12 ä 22 mm en moyenne. d'abord, ä basse vitesse, l'appareil reste manceuvrant beaucoup plus langtemps ct de maniere tres nette. Les phases de decollage et d'atterris- sage s'en trouvent nettement facilitees sans competence partieuliere en terme de pilotage. En vitesse maxi, difficile de reelle- ment mesurer une difference, la trat- nee des VG etant tres reduite. Ä noter Le nouveau G1 est equipe d'une ade Spyl. Les becs ont disparu au prottt des genera- teurs de vortex. La vitesse de croisiere a fall un bond en avant de pres de 15 % tout en conservant les basses vftesses! 36 ?hei, '0 !