2.4. Design de la surface verticale et du train
d'atterrissage
Cette rubrique présente la méthodologie
utilisée pour le dimensionnement de la surface verticale du BWB, ainsi
que de son train d'atterrissage.
2.4.1. Design de l'empennage vertical
Les avions de type BWB ne possèdent pas d'empennage
conventionnel tel que pour les avions classiques de configuration TAW. En
effet, les BWB n'ont pas besoin d'empennage horizontal; par conséquent,
leur empennage se réduit aux surfaces verticales. L'empennage vertical
est la composante permettant de contrôler les mouvements latéraux
de l'aéronef.
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2.4.1.1. Procédure de design de l'empennage
vertical
Les paramètres qui doivent être
déterminés au cours du processus de design de la surface
verticale sont les suivants (Sadraey, 2012) :
- Surface de l'empennage (Sv) ;
- Longueur de bras de levier (lv) ;
- Type de profil de la section ;
- Allongement (ARv) ;
- Effilement (ëv) ;
- Corde à l'extrémité (Ctv) ;
- Corde à la racine (Crv) ;
- Corde moyenne aérodynamique (MAC) ;
- Envergure (bv) ;
- Angle de flèche .
Par ailleurs, l'étude de Larkin (2017) sur la
stabilité des BWB recommande une inclinaison de
la surface verticale d'un angle par rapport à la
direction verticale, afin d'améliorer la
stabilité de l'appareil.
La figure ci-dessous illustre la procédure de design
suivie pour le dimensionnement de l'empennage vertical.
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Déterminer l'allongement, l'effilement et
l'angle de flèche
Identifier et prioriser les requis du design
Sélectionner le coefficient d'empennage
(Cv)
Déterminer l'angle de dièdre si
Déterminer l'envergure, la corde à la racine,
à
l'extrémité et moyenne
Choisir la position de l'empennage et
déterminer la longueur du bras de levier
(lv)
Choisir la configuration de l'empennage
Déterminer l'air totale de l'empennage
Choisir le type de profil de la section
non
Requis de design
satisfaits ?
nécessaire
Vérifier la stabilité
(statique et dynamique)
de l'avion
Fin du design
Figure 2.3 : Procédure de design la surface verticale
(adapté de Sadraey, 2012)
oui
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2.4.1.2. Détermination des paramètres de
l'empennage vertical
La figure ci-après présente les paramètres
types d'un empennage vertical classique.
S = C
V V
b S
w w
Figure 2.4 : Paramètres d'empennage vertical (Sadraey,
2012)
CV = 0,0242
L'aire de la surface verticale s'obtient à l'aide de
la relation suivante (Sadraey, 2012 ; Raymer, 2006) :
lV (2.52)
Avec :
la surface totale de l'empennage vertical.
l'envergure de l'aile principale.
la surface alaire (surface projetée de l'aile) ;
la longueur du bras de levier (longueur entre le quart de corde
l'aile principale et le quart de corde l'empennage vertical).
Larkin (2017) dans ses travaux montre que pour un BWB, la
surface verticale est optimale
pour un coefficient de volume et un angle d'inclinaison (Larkin
et al,
2017). L'empennage vertical étant une demi-aile, son
envergure s'obtient par la relation :
(2.57)
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(2.53)
Avec :
l'envergure de l'empennage vertical.
l'allongement de l'empennage vertical, compris entre 1,3 et 2,0
dans la catégorie d'avion
générale (Raymer, 2006).
? + + ?
2 1 A V A V
C = ?
C ?
V rV
3 ? + ?
1 A V
La corde moyenne aérodynamique se déduit par la
relation suivante :
(2.54)
La corde à la racine se déduit de
l'équation suivante :
2
(2.55)
Avec :
la corde à la racine de l'empennage vertical.
l'effilement de l'empennage vertical, compris entre 0,3 et 0,6
dans la catégorie d'avion générale (Raymer, 2006).
Connaissant l'effilement et la corde à la racine, la
corde à l'extrémité est déduite par
l'équation suivante :
(2.56)
En assumant que l'empennage vertical est de forme droite
trapézoïdale, l'angle de flèche au
bord d'attaque est donné par la relation suivante :
? -
? = ?
arctan rV
C C tV
LE , V
b v ?
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