Un petit prototype de drone avec un tout nouveau type de conception d'aile. La nouvelle aile remplace le contour lisse trouvé sur les bords d'attaque de la plupart des ailes d'avion par une plaque plate épaisse et un bord d'attaque tranchant. Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, il s'avère que la conception présente des avantages aérodynamiques distincts à l'échelle de petits drones. Dans un article publié en Robotique scientifique , les chercheurs montrent que la nouvelle aile est bien plus stable que les ailes standard face aux rafales de vent soudaines et autres types de turbulences, qui font souvent des ravages sur les petits avions. L'aile offre également un vol aérodynamiquement efficace qui se traduit par une meilleure autonomie de la batterie et des temps de vol plus longs. Crédit :Breuer Lab/Brown University
Des chercheurs de l'Université Brown ont conçu un nouveau type d'aile qui pourrait rendre les petits drones à voilure fixe beaucoup plus stables et efficaces.
La nouvelle aile remplace le contour lisse trouvé sur les bords d'attaque de la plupart des ailes d'avion par une plaque plate épaisse et un bord d'attaque tranchant. Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, il s'avère que la conception présente des avantages aérodynamiques distincts à l'échelle de petits drones. Dans un article publié en Robotique scientifique , les chercheurs montrent que la nouvelle aile est bien plus stable que les ailes standard face aux rafales de vent soudaines et autres types de turbulences, qui font souvent des ravages sur les petits avions. L'aile offre également un vol aérodynamiquement efficace qui se traduit par une meilleure autonomie de la batterie et des temps de vol plus longs.
"Les petits drones peuvent être vraiment utiles dans de nombreuses applications, y compris les vols dans les zones peuplées car ils sont intrinsèquement plus sûrs pour les humains, mais il y a des problèmes d'exploitation d'avions à ces petites échelles, " a déclaré Kenny Breuer, professeur à la Brown's School of Engineering et auteur principal de l'étude. "Ils ont tendance à être inefficaces, ce qui limite les temps de vol alimentés par batterie de la plupart des drones à environ 30 minutes. Ils ont également tendance à être emportés par des bouffées de vent et d'air turbulent provenant d'obstacles tels que des bâtiments et des arbres. Nous avons donc réfléchi à une conception d'aile qui pourrait lutter contre ces problèmes."
L'idée d'une aile qui se passe des contours lisses du bord d'attaque d'une aile normale a été inspirée par des voleurs naturels comme les oiseaux et les insectes. Un bord d'attaque lisse aide à maintenir le flux d'air fermement attaché à l'aile. Mais les ailes d'oiseaux et d'insectes ont généralement des bords d'attaque assez rugueux et tranchants pour favoriser la séparation du flux d'air. La séparation des flux pose des problèmes d'efficacité pour les gros aéronefs, mais cela semble fonctionner très bien pour les oiseaux et les insectes.
"Les animaux à petite échelle n'essayent pas de garder le flux attaché, " a déclaré Breuer. "Ils ont abandonné cela il y a 100 millions d'années. Une fois que vous arrêtez d'essayer de garder le flux constamment attaché, cela rend ironiquement certaines choses plus faciles."
Des chercheurs de l'Université Brown ont conçu un nouveau type d'aile qui pourrait rendre les petits drones à voilure fixe beaucoup plus stables et efficaces. La nouvelle aile remplace le contour lisse trouvé sur les bords d'attaque de la plupart des ailes d'avion par une plaque plate épaisse et un bord d'attaque tranchant. Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, il s'avère que la conception présente des avantages aérodynamiques distincts à l'échelle de petits drones. Dans un article publié dans Science Robotics, les chercheurs montrent que la nouvelle aile est bien plus stable que les ailes standard face aux rafales de vent soudaines et autres types de turbulences, qui font souvent des ravages sur les petits avions. L'aile offre également un vol aérodynamiquement efficace qui se traduit par une meilleure autonomie de la batterie et des temps de vol plus longs. Crédit :Breuer Lab/Brown University
La nouvelle aile, surnommée "Separated Flow Airfoil", a été conçue par Matteo Di Luca, un étudiant diplômé à Brown et l'auteur principal de l'étude. L'idée est de séparer intentionnellement le flux au bord d'attaque, ce qui, de manière quelque peu contre-intuitive, fait que le flux se rattache de manière plus cohérente avant d'atteindre le bord de fuite. Ce rattachement est facilité par un petit volet arrondi placé près du bord de fuite de l'aile. La conception permet plus efficace, vol plus stable à l'échelle d'un aéronef d'une envergure d'environ un pied ou moins.
La raison pour laquelle la conception fonctionne a à voir avec les caractéristiques à petite échelle de la couche limite, la fine couche d'air qui est directement en contact avec l'aile. A l'échelle des avions de ligne, la couche limite est toujours turbulente, pleine de minuscules tourbillons et tourbillons. Cette turbulence maintient la couche limite contre l'aile, en le gardant fermement attaché. A petite échelle, cependant, la couche limite a tendance à être laminaire. Une couche limite laminaire se sépare facilement de l'aile et ne se rattache souvent jamais, ce qui entraîne une augmentation de la traînée et une portance réduite.
Les turbulences du flux libre - rafales de vent, tourbillons et autres perturbations dans l'air environnant. Cette turbulence libre peut soudainement induire une turbulence dans une couche limite, qui attache le flux et induit une secousse soudaine de portance accrue. Les fluctuations rapides de la portance peuvent dépasser ce que le système de contrôle d'un drone peut gérer, conduisant à un vol instable.
L'aile Separated Flow est capable de traiter ces problèmes.
"Lorsque nous séparons délibérément le flux au bord d'attaque, nous le faisons devenir immédiatement turbulent, ce qui l'oblige à se rattacher à un point cohérent indépendamment de la turbulence atmosphérique ", a déclaré Di Luca. " Cela nous donne une portance plus cohérente et de meilleures performances globales. "
