13.02.2023

Les coulisses: Aérodynamique

Qu’est-ce qu’un avion sans son aérodynamique?! Il n’est pas difficile de répondre à cette question, à coup sûr ce n’est plus un aéronef !

Dans l’article « Les coulisses: Aérodynamique », nous vous fournissons plus de renseignements sur le travail de notre équipe d’ingénierie aérodynamique. En particulier, dans les lignes suivantes, vous découvrirez comment le design de l’UR-1, le premier avion de course suisse entièrement électrique, a été façonné par son travail.

Étapes successives

La conception du l’UR-1 est relativement classique et des règles de conception analytiques éprouvées ont pu être utilisées pour le design conceptuel. Des outils informatiques basés sur une modélisation simplifiée du flux (de fluide) ont permis de prédire rapidement les forces aérodynamiques et les moments, ce qui fut particulièrement pratique pour l’optimisation du véhicule dans la phase de conception préliminaire. Des simulations plus élaborées ont ensuite été utilisées pour vérifier la fonctionnalité aérodynamique de certaines caractéristiques de l’aéronef. Par exemple, la performance des volets et la prévision des forces de traînée

Le partage des résultats était une partie naturelle du projet de conception du UR-1. Dans ce cas précis, des données sur la charge aérodynamique ont été fournies à l’équipe d’ingénierie structurelle, chargée de dimensionner l’ouvrage pour supporter les charges appliquées, ainsi que des données pour optimiser la forme extérieure de l’aéronef. Une fois que des modèles CAD détaillés ont pris forme, des simulations plus larges de la circulation d’air autour de l’avion ont été effectuées afin de vérifier ses performances aérodynamiques. 

Prédire le comportement mécanique en vol

Une étape cruciale des travaux effectués par l’équipe d’ingénierie aérodynamique a consisté à prédire le comportement mécanique en vol. Tout d’abord, il a fallu simuler les conditions de vol afin de prédire la stabilité de l’UR-1. Ce faisant, l’équipe a pu définir une première enveloppe de vol prudente. Ils ont ensuite mené des essais en vol de modèles à l’échelle télécommandés afin de valider les outils de conception ainsi que les aspects de stabilité de l’aéronef. Après cette étape, il y a la réalité. En ce sens, chaque progrès réalisé dans l’atelier de fabrication de pièces de l’UR-1 nécessite des contrôles de qualité, par exemple pour actualiser la masse et le centrage liés à la stabilité du vol. En conclusion, les tests à taille réelle des aéronefs ont permis à l’équipe de valider la fabrication, d’étendre progressivement les limites de l’enveloppe de vol et de confirmer les performances de l’aéronef.

Différences d’aérodynamique entre un avion électrique et un avion ordinaire

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, il n’y a pas de différence notable entre l’aérodynamique d’un avion électrique et celle d’un avion ordinaire. Bien sûr, l’efficacité aérodynamique est essentielle pour l’endurance et la vitesse d’un avion de course. Encore plus pour un avion électrique à batterie. Par conséquent, nous avons opté pour une configuration V-tail afin de réduire une partie de la traînée générée par la queue. 

Comparativement aux moteurs à combustion à pistons, la géométrie des moteurs électriques est généralement mieux adaptée à une forme de fuselage simple. Une autre différence notable est qu’un moteur électrique nécessite beaucoup moins d’air de refroidissement qu’un moteur à combustion. Par conséquent, nous n’avons pas besoin d’une prise d’air dédiée, ce qui élimine la traînée associée. En conclusion, la propulsion électrique permet des formes plus profilées, mais les principes de conception sont les mêmes que pour tout autre aéronef.

Comme nous le verrons dans le prochain article, un autre avantage par rapport aux moteurs à combustion thermique est qu’un avion électrique donne plus de flexibilité par exemple pour diviser la tâche de propulsion sur plusieurs moteurs électriques.