2.5. Estimation du coefficient de trainée à
portance nulle du BWB
Dans ses travaux, Velazquez (2020) évalue le
coefficient de trainée à portance nulle du BWB en ne
considérant que le corps aérodynamique de l'avion (fuselage et
aile extérieure). Les trainées de friction dues au groupe moteur
(nacelle et pylon) et à l'empennage vertical n'ont pas été
prises en compte. Il est donc nécessaire d'estimer le coefficient de
trainée généré par ces éléments, afin
d'obtenir le coefficient global de trainée à portance nulle de
l'avion complet.
neng
2.5.1. Inventaire des sources de trainée n VT
En opération, chaque composant externe de l'avion est
une source de trainée. Pour un avion complet, le coefficient de
trainée se détermine par sommation des coefficients de
trainée de chaque composant pris individuellement (Corke, 2003 ; Raymer
2006). Dans le cas du BWB, la trainée est essentiellement
générée par le fuselage, l'aile extérieure, le
groupe de propulsion et l'empennage vertical. Ainsi, le coefficient global de
trainée à portance nulle du BWB peut être estimé
à l'aide de la relation suivante :
CD0 , pylon
C D0 , VT
(2.60)
Où :
est le coefficient de trainée à portance nulle du
fuselage et de l'aile extérieure évalué
par Velazquez à l'aide de la simulation
numérique.
est le coefficient de trainée à portance nulle de
la nacelle d'un moteur.
est le coefficient de trainée à portance nulle du
pylon d'un moteur. est le coefficient de trainée à portance nulle
d'une surface verticale. est le nombre de moteur.
est le nombre de surfaces verticales.
49
2.5.2. Estimation du coefficient de trainée
parasite d'un élément
Corke (2003) et Raymer (2006) donnent l'expression
générale de la trainée parasite d'un composant (j) externe
(faisant obstacle au flux d'air) de l'avion comme suit :
(2.61)
Où :
est me coefficient de friction de la plaque plane
assimilée au composant.
est le facteur de forme du composant.
est le facteur d'interférence du composant.
est la surface mouillée du composant.
est la surface de référence de l'avion (surface
alaire).
Détermination du coefficient de friction
:
Le coefficient de friction utilisé pour déterminer
vient des études sur les plaques planes. Il
dépend du nombre de Reynolds, du nombre de Mach et de la
rugosité (Corke, 2003 ; Raymer
2006).
Re =
Pour un écoulement laminaire, le coefficient de friction
a pour expression :
(2.62)
Avec est le nombre de Reynolds défini comme suit :
r
?
(2.63)
Où :
[m/s] est la vitesse du flux d'air par rapport au composant.
[m2/s] est la viscosité cinématique de l'air.
50
[m] est une longueur de référence qui
dépend du composant. Pour une aile Corke (2003) et
Raymer (2006) suggèrent de prendre : . Pour tout autre
composant, sera pris
comme étant la longueur du composant dans le
sens de l'écoulement.
Pour un écoulement turbulent, le coefficient de friction
a pour expression :
(2.64)
Où est le nombre de Mach de vol.
Corke (2003) suggère par ailleurs que l'écoulement
soit considéré comme turbulent lorsque :
Détermination du facteur de forme :
Le facteur de forme est introduit afin d'estimer l'augmentation
du coefficient de friction au-dessus de la trainée de viscosité,
dû à la séparation de l'écoulement (Corke, 2003).
Pour l'aile, l'empennage et le pylon, le facteur de forme
s'exprime comme suit (Corke, 2003 ; Raymer 2006) :
4
0?
FF
wing =[1+,6 C ? + 100 (t J
·
[1,35Mâ,18 (cos ?m )0,28
( )m m m
Où :
(x c)m est la position sur la
corde, du point d'épaisseur maximale.
(t O. est l'épaisseur
relative maximale du profil.
?mest l'angle de flèche à
épaisseur maximale.
|
(2.65)
|
|
Où : est la longueur totale de la nacelle.
51
Pour la nacelle, le facteur de forme se détermine
à l'aide de la relation suivante (Raymer 2006) :
S ? 2,003 ? S
( t c )m ? 5%
Où :
(2.66)
est le diamètre maximal de la nacelle.
est la longueur de la génératrice du cône du
diffuseur d'entrée d'air.
? S ref ? 1,977 + 0,52 t
c ?
( )
( t c )m ? 5%
Détermination du facteur d'interférence
:
La trainée parasite croit avec l'interférence
mutuelle entre les composants (Raymer, 2006).
Pour la nacelle montée directement sur l'aile,
l'interférence est . Si la nacelle est
montée sous l'aile à une distance avoisinant son
diamètre (Raymer, 2006).
Pour un empennage en V, l'interférence est d'environ 3%,
soit : . Pour un
empennage en H, l'interférence est d'environ 8%, soit : .
Pour les empennages
conventionnels, l'interférence est prise de 4 à 5%
(Raymer, 2006).
wet airfoil ref
airfoil ? m ?
Détermination de la surface mouillée
:
La surface mouillée est la surface totale du composant en
contact avec le flux d'air.
? ?D L + X D
( nacelle nacelle 0,5
nacelle
2 )
Pour les composants de type aile tels que l'empennage et le
pylon, une approximation de la surface mouillée est donnée par
Corke (2003).
si (2.67)
Pour la nacelle, la surface mouillée sera estimée
comme étant la surface d'enveloppe totale.
L nacelle
Swet
nacelle
(2.69)
52
| 
