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Tremblement dans l'air

Le buffeting correspond au tremblement de l'avion susceptible d'apparaître lors de manoeuvres à la vitesse de croisière. Selon l'incidence, l'écoulement peut comporter des décollements, qui constituent une excitation aérodynamique. La structure de l'avion, du fait de cette excitation, tremble, et ce tremblement met en danger la stabilité du vol.

copyright © ONERA 2006 - Tous droits réservés Tourbillons engendrés dans le sillage de l'avion et liés à l'apparition du tremblement (Calcul elsA par Vincent Brunet - DAAP)
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Tourbillons engendrés dans le sillage de l'avion et liés à l'apparition du tremblement (Calcul elsA par Vincent Brunet - DAAP)

Pour limiter ce phénomène, et corriger les problèmes de buffeting liés à l'incidence, des volets sont placés au bord de fuite des ailes : ils créent une divergence à l'intrados, augmentant la charge arrière, qui permet de repousser la limite du domaine de tremblement - domaine de conditions de vols interdit.

La maquette Cat3D est née d'un projet de l'Onera, dont le thème était le contrôle actif des écoulements. Les ingénieurs avaient alors mené une campagne d'essais sur la prévision du phénomène de "buffeting", à partir d'un profil d'avion de transport moderne comportant des volets mobiles au bord de fuite - afin d'étudier le phénomène pour différentes position de volets.

Les travaux réalisés ont été repris dans le cadre du programme Ananas : Aérodynamique iNstationnaire pour l'Avion par Navier-Stokes. Un des buts de ce programme est de créer des méthodes de simulation numérique (RANS et DES) pour prévoir le buffeting. Les méthodes RANS (Reynolds Average Navier Stockes) sont des  méthodes de simulation numérique donnant des résultats moyennés dans le temps ; avec un spectre de fréquences d'excitation très restreint. A l'inverse, les methodes de type DES (Detached Eddy Simulation) permettent d'obtenir des résultats instationnaires avec un spectre des fréquences beaucoup plus étendu.

Le projet Ananas se poursuit donc avec une nouvelle approche, par une simulation numérique DES, dont sont extraites les images de cette page. Ces images représentent les tourbillons engendrés dans le sillage de l'avion, et les lignes de courant initiées au bord d'attaque de l'aile. Cette étude sera intégrée au projet Onera "Bufet'N'Co" prévu pour 2007, dont l'objectif est cette fois le contrôle du tremblement, et non pas seulement sa prévision.

Image et texte : Magali Dodemant, stagiaire au département d'aérodynamique appliquée (été 2006) .

Tourbillons engendrés dans le sillage de l'avion et lignes de courant nées au bord d'attaque.
Tourbillons engendrés dans le sillage de l'avion et lignes de courant nées au bord d'attaque.

Vue d'ensemble du calcul : tourbillons liés à l'apparition du tremblement et lignes de courant
Vue d'ensemble du calcul : tourbillons liés à l'apparition du tremblement et lignes de courant

17.04.2006