La réduction de la trainée quand les rotors basculants tournent

Organisé autour de six plateformes principales, Clean Sky favorisera le développement de systèmes de démonstration en vol et au sol. Parmi ces modules de démonstration technologiques intégrés (ITD, pour Integrated Technology Demonstrators), le système Green Rotorcraft est spécialement conçu pour les hélicoptères et les avions à rotor basculant. Les opérations devraient considérablement augmenter à l'avenir afin de répondre aux demandes croissantes en matière de transport.

En inclinant les nacelles du rotor perpendiculairement ou parallèlement à la direction de vol, le rotor basculant permet un décollage et un atterrissage identiques à ceux des hélicoptères tout en volant comme un avion.

Le projet DREAM-TILT (Assessment of tiltrotor fuselage drag reduction by wind tunnel tests and CFD), financé par l'UE, a fait en sorte d'effectuer des tests et des simulations en vue d'évaluer les propriétés aérodynamiques des composants du fuselage.

Tenant compte des différents modes opérationnels pour un rotor basculant, les principales sources de frottement concernant le fuselage avant, le carénage aile/fuselage, les nageoires et les empennages arrière. Le Green Rotorcraft Consortium 2 (GRC2) a déjà identifié des formes optimisées de ces composants qui contribuent à diminuer le frottement des avions et à améliorer l'aérodynamique.

Pour ce faire, la dynamique numérique des fluides (DNF) couplée à des méthodologies de conception innovantes basées sur des algorithmes évolutionnaires multi-objectifs ont été utilisées. Lors des essais en soufflerie, DREAM-TILT a passé en revue les éléments du fuselage des derniers projets européens de rotor basculant pour l'aviation civile basés sur l'approche ERICA. Plus particulièrement, les partenaires du projet ont établi la réduction de la trainée par rapport à la configuration de base.

Tous les composants ont été évalués lors d'une campagne de tests en soufflerie afin d'obtenir un calcul précis de la trainée et isoler leur apport pour les performances aérodynamiques globales du fuselage. Outre les mesures de force globales, les chercheurs ont réalisé d'autres essais de visualisation du flux afin de mieux comprendre les mécanismes à l'origine des avantages observés en matière de réduction de la trainée dans les nouvelles configurations.

Trois variables de vitesse du champ de flux ont été produites pour une validation localisée des outils CFD adoptés lors du processus d'optimisation. Ensuite, les chercheurs ont utilisé des modèles numériques déjà testés et validés afin de réaliser une série de calcul des performances aérodynamiques du fuselage ERICA optimisé à taille réelle. Les résultats ont été comparés aux données de la soufflerie afin d'évaluer l'impact de l'optimisation de la forme en tenant compte des effets du rotor.

Les avantages de l'optimisation aérodynamique des composants du rotor basculant ont déjà donné lieu à une réduction de la traînée à raison de -4,5 % à taille réelle. DREAM-TILT a démontré l'efficacité de l'approche CFD pour l'optimisation des composants du rotor basculant. Le projet ouvre ainsi la voie à la conception d'un rotor basculant plus écologique. La diminution du frottement du fuselage devrait avoir d'importantes implications en matière d'efficacité et de consommation.