Evaluation des performances d'un design d'avion de type blended-wing-body de 100 passagers

2.6. Estimation des performances de l'avion

Cette section présente la méthodologie utilisée pour l'estimation des paramètres de performances du BWB, à l'instar des distances de décollage et d'atterrissage, des performances en montée et en descente, du facteur de charge et du domaine de vol.

2.6.1. Estimation des distances de décollage et d'atterrissage

Les distances de décollage et d'atterrissage d'un aéronef dépendent de plusieurs paramètres de performances intrinsèques à l'appareil à l'instar du coefficient de portance maximal, de la charge alaire et du ratio poussée sur poids. Ainsi, à partir des paramètres aérodynamiques et de poussée de l'avion, une estimation des distances de décollage et d'atterrissage peut être faite.

2.6.1.1. Estimation de la distance de décollage (Corke, 2003)

Pendant la phase de décollage, l'avion accélère d'une vitesse nulle à une vitesse de décollage VTO, puis décolle de la piste pour atteindre une altitude minimalement supérieure à la hauteur d'obstacle de référence Hobstacle. La distance pour accomplir ce décollage est STO.

Pour un avion commercial, la vitesse et la hauteur d'obstacle minimale de décollage sont données par la "Federal Aviation Regulations" (FAR) tel qu'il suit (FAR Part 25) :

et [ft] (2.70)

De façon détaillée, le décollage se subdivise en quatre phases distinctes à savoir :

- Le roulage au sol ;

- La rotation ;

- La transition ;

- La montée.

La figure ci-après présente une illustration de chacune de ces phases de décollage.

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Figure 2.7 : Schéma d'illustration des phases de décollage (Corke, 2003)

La distance totale de décollage est la somme des distances de chacune des quatre phases.

(2.71)

? ? ? ?

_{T T}

? ?=? ?

? ? ? ?

_W W max

· Distance de roulage au sol (Corke, 2003)

La distance de roulage ( ) est déterminée en assumant que le ratio poussée-poids est

maximal à .

dV _{2 2}

_{VTO 1} ? _{f V} ?

_{2 TO}

= = ? + ?

? _{2 ln 1}
0 _f + _{f V 2 gf}

_{1 2 2} ? f ₁ ?

C'est-à-dire : à

Et se calcul à l'aide de l'expression ci-après :

? ?

f 1 = ? - ?

SG

? ? W

(2.72)

Où et sont des coefficients adimensionnels qui se calculent comme suit :

_T

?

(2.73)

54

Et,

(2.74)

Avec :

le coefficient de friction en roulement de la piste au décollage (asphalte sèche).

[slug/cu.ft] la masse volumique de l'air à l'altitude de décollage.

[lb/ft²] la charge alaire de l'aéronef.

est le coefficient de portance lorsque l'avion roule.

est le coefficient de trainée à portance nulle de l'avion.

Coefficient de trainée supplémentaire causée par les volets (slotted flaps).

Le coefficient de trainée supplémentaire lorsque les trains sont sortis peut être estimé par la relation empirique ci-après :

Où :

_A = _{A b 2 H}

_{effectif w w w}

H w

(2.75)

est la surface frontale projetée des trains d'atterrissage.

k effectif

=

? _{A e}

_{effectif effectif}

est une fonction de corrélation qui dépend du poids de l'avion au décollage. _{A b} Le coefficient d'efficacité d'envergure (keffectif) est donné par la relation :

_{w w}

(2.76)

Où :

est l'allongement effectif pour le décollage et l'atterrissage.

[ft] est la hauteur entre l'aile et le sol.

et sont respectivement l'allongement et l'envergure de l'aile.

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est le coefficient d'Oswald effectif (Obert, 2009).

V ²

_{g n}

( )

- ₁

· Distance de rotation (Corke, 2003)

Pendant la phase de rotation au décollage, l'angle d'attaque augmente jusqu'à

. Par convention, la durée de la rotation pour un avion de ligne est de 3 secondes. Pendant cette

manoeuvre, la vitesse de l'avion est de et la distance parcourue au sol est :

=

(2.77)

· Distance de transition (Raymer, 2006)

Le rayon de courbure durant la transition est donné par la relation ci-après :

RTR		TR		(2.78)

Où :

est la vitesse de transition ;

est le facteur de charge durant la transition ; [ft/sec²] est l'intensité de la pesanteur.

La distance parcourue pendant la transition est donnée par l'équation ci-après :

(2.79)

_?climb

Où : est l'angle de montée au décollage.

· Distance pendant la montée (Corke, 2003)

La phase de montée commence à la fin de la transition et se termine une fois que l'avion a atteint l'altitude prescrite Hobstacle. Durant cette montée, la distance parcourue est donnée par la relation ci-après :

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(2.80)

Où :

[ft] est la hauteur d'obstacle pour un avion civil ;

[ft] est la hauteur atteinte durant la transition.