L'armée américaine développe un nouveau banc d'essai en soufflerie qui aidera les futurs avions à rotors basculants à atteindre des vitesses plus élevées, stabilité améliorée et sécurité renforcée.

Dans une immense soufflerie du NASA Langley Research Center, Les chercheurs de l'armée préparent un modèle de tiltrotor unique pour soutenir l'analyse et la conception d'avions à tiltrotor avancés, une clé possible pour atteindre les objectifs de modernisation de l'armée pour le futur ascenseur vertical.

"Les rotors basculants sont comme l'avion V-22 Osprey que les Marines utilisent actuellement, " a déclaré Matt Wilbur, chercheur principal en aérospatiale au laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine. "Leur avantage est qu'ils ont des vitesses de vol très élevées. Ils peuvent passer d'une configuration d'hélicoptère à une configuration de vol vers l'avant qui ressemble plus à un avion à turbopropulseurs et peut aller à des vitesses de vol beaucoup plus élevées que les hélicoptères typiques."

Les tiltrotors à la pointe de la technologie fournissent aux chercheurs de l'armée une base de référence de ce qui est possible. À l'avenir, les concepteurs d'avions tireront parti de nouveaux matériaux, modélisation avancée de la propulsion et du superordinateur - validée par des expériences physiques - pour fournir de nouvelles capacités de combat à l'armée de terre.

« Les données que nous recherchons sont complètement nouvelles ; elles n'existent pas actuellement, " a déclaré le Dr Jaret Riddick, directeur de la Direction de la technologie des véhicules du laboratoire. "Nous voulons pouvoir modéliser la stabilité tourbillon-flutter, qui nous aidera à surmonter une limitation critique pour les avions à rotors basculants."

Les conceptions de rotors basculants nécessitent un compromis entre un rotor d'hélicoptère en rotation pour un vol stationnaire efficace et une aile fixe pour un vol vers l'avant en mode avion, il a dit. Les interactions entre cette combinaison unique de rotor et d'aile peuvent entraîner une instabilité à des vitesses plus élevées.

"Les chercheurs de l'ARL comblent une lacune scientifique en fournissant des recherches sous-jacentes qui valideront la modélisation pour les avions à rotors basculants du futur, " dit Riddick.

À l'aide de la recherche fondamentale en aérodynamique et de modèles informatiques, Les ingénieurs de l'armée façonneront Future Vertical Lift avec l'analyse de nouvelles conceptions de rotors basculants. Leur objectif :augmenter la portée, améliorer la protection et la létalité, et offrir agilité et flexibilité de mission. Avec une conception avancée de tiltrotor, l'armée peut s'y rendre, restez-y et dominez ce que les officiels appellent « bataille multi-domaines ».

Des chercheurs de l'armée travaillent avec un partenaire industriel pour fabriquer le banc d'essai de stabilité aéroélastique à bascule, ou TRAST. L'appareil est un ensemble moteur à rotors basculants à échelle réduite et une aile partielle chargée de capteurs et conçue pour être fixée à la paroi de la soufflerie. L'armée espère en prendre livraison en septembre.

"TRAST se concentre sur l'accélération des produits de connaissance qui fourniront des informations essentielles pour les priorités de modernisation de l'armée dans le cadre du programme Future Vertical Lift concernant la technologie des rotors basculants pour la suppression du tourbillonnement afin de permettre un vol vers l'avant à plus grande vitesse, " dit Elias Rigas, le chef de la division de la recherche appliquée sur les véhicules du laboratoire.

Le projet a le potentiel de fournir aux chercheurs des téraoctets de données, qui permettra la recherche sous-jacente que le laboratoire pourra partager avec la communauté aéronautique responsable de la conception et de la mise en service du Future Vertical Lift.

"Quand il s'agit d'un véhicule de vol, tout se résume à soulever, " a déclaré le chercheur de l'armée, le Dr Robert Thornburgh. " Vous devez toujours produire de la portance et que ce soit à travers une aile ou un rotor, fondamentalement, la portance est produite par le mouvement de l'air et donc cette physique fondamentale n'a pas changé depuis les frères Wright et il y a donc des limites à ce que vous pouvez faire avec la technologie des giravions en ce qui concerne les performances. »

Les chercheurs de l'armée travaillent sur des problèmes de vol complexes. Ils s'associent à la NASA en raison d'un intérêt commun pour la recherche fondamentale sur la future technologie des rotors basculants.

"Nous envisageons peut-être différentes missions pour différents véhicules, mais au fur et à mesure que nous approfondissons les besoins technologiques, ils deviennent communs et nous pouvons donc travailler en étroite collaboration avec l'armée sur certains domaines de recherche fondamentale très fondamentaux, " a déclaré Susan Gorton, Leader de la technologie révolutionnaire de levage vertical de la NASA. "Ce que nous recherchons toujours, c'est comment améliorer les choses et comment les rendre plus rapides, les rendre plus silencieux et comment les rendre plus économiques à utiliser. »

La relation entre l'armée et la NASA est très spéciale, dit Gorton.

"Nous avons cette relation depuis plus de 50 ans où nous avons eu des laboratoires co-localisés où les membres de l'armée sont affectés et travaillent dans les centres de la NASA et ils travaillent main dans la main avec nous et au jour le jour nos tâches de recherche sont très imbriquées et c'est une relation très forte et je pense qu'elle le restera à l'avenir, " elle a dit.

Dans le cadre du programme de démonstrateur de technologie multirôle conjoint du Commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine, Aviation &Missile Center, des entreprises privées comme Bell, a créé un avion démonstrateur de concept à rotors basculants, le V-280 Valor, qui a réussi son premier vol en 2017. Les chercheurs d'ARL ont visité l'entreprise en janvier pour voir le démonstrateur de près et discuter avec les ingénieurs de Bell.

Riddick a déclaré que le bureau du programme JMR-TD informe les exigences du programme de référence Future Vertical Lift et a fourni un financement important pour la fabrication de TRAST.

"Ils dépendent du laboratoire pour effectuer les recherches fondamentales permettant aux futurs avions à rotors basculants d'atteindre des vitesses plus élevées et une plus grande stabilité, " a déclaré Riddick. " Il s'agit d'un véritable effort conjoint entre les chercheurs du laboratoire et ses partenaires pour produire des connaissances et une compréhension pour la prise de décision future. Il met également en évidence le niveau de collaboration au sein de la communauté scientifique et technologique de l'Armée de terre pour concrétiser les priorités de modernisation de l'Armée de terre. »

La NASA a des installations uniques que l'armée n'a pas, mais avec une coopérative, relation de collaboration, ils utilisent les installations et travaillent avec des chercheurs de la NASA pour atteindre les objectifs de l'armée, dit Wilbur. La soufflerie permet aux chercheurs de repousser les limites des tests dynamiques en produisant des vents de Mach 1,2, ou 1,2 fois la vitesse du son.

« Évidemment, un giravion ne vole pas aussi vite ; cependant, nous avons une plage de vitesse de vol illimitée pour un giravion, et le giravion du futur volera de plus en plus vite et c'est l'une des seules installations au monde dans laquelle les giravions sont systématiquement testés qui atteignent et dépassent déjà la plage de vol que les giravions sont censés voler, " a déclaré Wilbur.

En plus des vitesses plus élevées, Les chercheurs de l'armée ont déclaré qu'ils étaient convaincus que les progrès de la conception des rotors basculants sauveraient des vies.

"Plus vite tu peux voler, plus vite vous pouvez faire sortir quelqu'un du champ de bataille et l'amener à l'hôpital et cela pourrait potentiellement lui sauver la vie, ", a déclaré le chercheur de l'armée Andrew Kreshock. "L'un des plus grands impacts peut être sur le fonctionnement de l'armée, car de nombreuses bases sont organisées autour de la gamme d'avions et à quelle vitesse elles peuvent atteindre la ligne de front et sauver la vie des soldats. "

Le programme TRAST fournira des données expérimentales critiques pour permettre la validation des outils d'analyse technique existants et le développement d'outils d'analyse nouveaux et améliorés. Ensemble, les données expérimentales et les analyses améliorées seront utilisées pour identifier les forces et les faiblesses d'un avion à rotors basculants.

"Là où cela profite au futur combattant, c'est cela nous permet de pousser la technologie plus rapidement, plus loin pour qu'ils disposent d'un avion à rotors basculants sensiblement amélioré, ", a-t-il déclaré. "Nous regardons toujours dans 20 ans dans le futur en termes de technologies que nous essayons de développer, mais c'est très gratifiant quand nous pouvons faire de bonnes choses et que nous savons que nous avons développé une technologie viable pour l'armée. »