Sur la piste vers des avions plus économes en carburant, un schéma de propulsion alternatif à l'étude est un ensemble de ventilateurs canalisés à alimentation électrique. Les ventilateurs sont répartis sur l'envergure ou intégrés à l'aile. Des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont acquis une nouvelle compréhension de la façon dont les ventilateurs et en particulier leur emplacement précis sur l'avion peuvent affecter la conversation croisée entre la propulsion et le flux d'air autour de l'aile.

Dans la plupart des avions commerciaux, les moteurs sont isolés du reste de la voilure. Au lieu d'être encastré dans l'aile ou monté plus près de cette surface, ils pendent sous les ailes. C'est fait, en partie, pour essayer de réduire l'influence du couplage croisé - la communication croisée entre le régime du moteur et les caractéristiques du flux d'air autour de l'aile de l'avion.

"Si nous permettons à ces deux systèmes de se parler, il y a beaucoup de complexité accrue dans le champ d'écoulement au-dessus de l'aile et dans le propulseur, ce qui modifie également considérablement les performances, " a déclaré Phillip Ansell, professeur adjoint au Département d'ingénierie aérospatiale du Collège d'ingénierie de l'Université de l'Illinois. "Nous avons pris deux sous-systèmes - la propulsion et l'aérodynamique - et nous avons dit que ce ne sont pas des sous-systèmes isolés. Ce sont maintenant une chose."

Ansell, avec son étudiant diplômé Aaron Perry à l'U of I et Michael Kerho de la Rolling Hills Research Corporation ont mené l'étude pour comprendre à un niveau basique quelles sont ces interactions et comment ce couplage entre les systèmes de ventilateurs canalisés et les sections d'aile modifiera le comportement aérodynamique et l'ascenseur global, glisser, et les caractéristiques du moment de tangage.

"Si on intègre les propulseurs, qui dans ce cas sont des fans, dans l'aile, nous pouvons améliorer l'efficacité propulsive de l'avion en ingérant l'air à basse vitesse à travers la surface de l'aile dans le propulseur. Mais il est difficile de comprendre comment le faire de manière intelligente. »

Ce projet de recherche a été mené expérimentalement à l'aide d'un modèle imprimé en 3D d'un profil aérodynamique, qui est une section transversale d'une aile, monté à l'intérieur d'une soufflerie subsonique. « Nous avions un modèle avec des ventilateurs carénés montés sur le bord de fuite du profil aérodynamique. Le flux traverse la surface supérieure puis dans le ventilateur, " a déclaré Ansell.

Il a dit que la manipulation de la manette des gaz du ventilateur caréné monté sur le dessus de l'aile a fourni de grands changements dans le comportement aérodynamique de la voilure.

"Nous pouvons ajuster la manette des gaz pour faire tourner le ventilateur plus vite ou plus lentement, de sorte que j'ai maintenant un jet à grande vitesse qui sort par l'arrière et agit pour soulever considérablement l'avion grâce à un phénomène connu sous le nom de supercirculation. Il modifie également le flux à travers la surface, " dit-il. " J'ai de petites régions de l'écoulement à la surface appelées couches limites. Chaque fois que j'accélère les gaz et que je commence à tirer de l'air dans ce propulseur, il amincit la couche limite. Il modifie la répartition de la pression à travers la voilure elle-même. Il se passe des choses complexes. Ce RPM du ventilateur qui parle de l'aérodynamisme du plus grand profil aérodynamique est substantiel."

Ansell a déclaré que l'étude offre une nouvelle façon de comprendre le dialogue entre un système d'avion complet et un système de propulsion. Il ne s'agit pas seulement d'augmenter la manette des gaz pour créer une poussée plus importante et produire une force qui passe par l'axe d'orientation du ventilateur.

"Ce n'est pas si simple car cela modifie aussi le flux d'air sur l'aile, " a déclaré Ansell. " Les différentes orientations de l'extrémité du ventilateur modifient les performances de la section de l'aile ainsi que la répartition de la pression car elles modifient les caractéristiques locales de la qualité de l'écoulement. Nous avons maintenant quantifié cela et pouvons comprendre certains aspects de ce à quoi cela ressemble.

« Nous avons pu prendre des mesures pour mieux comprendre quelles sont ces variations dans les caractéristiques de couplage. Auparavant, nous savions que si nous accélérions les gaz sur ce ventilateur, le résultat est un vecteur de poussée pointé dans une certaine direction. Maintenant, nous savons que cela modifiera également l'aérodynamique de mon aile locale."

Le papier, « Effets de couplage croisé aéropropulsif et propulseur sur un système de propulsion distribuée, " a été écrit par Aaron Perry et Phillip Ansell. Il apparaît dans le Journal des aéronefs .