CHAPITRE 1
REVUE DE LA LITTÉRATURE
Le BWB (Blended Wing Body) est un concept d'avion dit à
fuselage intégré, de par le fait que contrairement aux avions
classiques à tube et aile, son fuselage est une aile à part
entière qui contribue à générer de la portance. Ce
chapitre a pour objectif de présenter les travaux antérieurs sur
les avions à fuselage intégré, afin de guider et de
positionner le design du BWB objet de ce travail. Ainsi, la première
partie du chapitre sera réservée à la présentation
du concept de BWB ainsi que son évolution. La seconde partie quant
à telle sera réservée à la présentation du
design de BWB faisant l'objet de ce projet.
1.1. Le BWB : Concept et évolution
Le BWB fait partir de la grande famille des avions
dépourvus d'empennage. Il est assimilable à une aile volante,
où l'épaisseur relative de la partie centrale a été
maximisée afin de permettre un volume important de charge utile.
1.1.1. Concept d'avion Blended Wing Body
Le concept d'avion Blended Wing Body (BWB) a été
développé dans le but de produire un avion respectueux de
l'environnement et économiquement plus rentable que les avions
classiques à tube et aile. En effet, les BWB promettent d'offrir des
avantages aérodynamiques importants comparativement aux avions
classiques, ce qui leur confère une réduction significative de la
consommation en carburant, avec une capacité d'emport plus importante.
(Liebeck, 2004). Le BWB a une signature à faible bruit, car il ne
nécessite pas de volets ou d'empennage pour le contrôle du
tangage, ce qui élimine le besoin de dispositifs hypersustentateurs au
décollage et à l'atterrissage (Okonkwo, 2016).
L'une des publications les plus importantes sur la conception
de l'avion BWB est certainement celle de Liebeck (2004). Il a travaillé
sur le concept de BWB dans la société McDonnell
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Douglas initialement, puis l'a développé
ultérieurement dans ses travaux avec la NASA et Boeing conjointement.
Les avantages aérodynamiques du BWB viennent du fait
que son fuselage et son aile sont intégrés afin d'obtenir un
rapport de surface mouillée/volume moindre, et donc une réduction
de la trainée d'interférence. Cela réduit la
traînée totale et fournit une finesse L/D plus
élevée en croisière par rapport à la configuration
conventionnelle (Wan et al, 2010).
De même, Liebeck (2004) a comparé l'impact de la
réduction de la surface mouillée sur le coefficient de portance
d'un BWB de 800 passagers et d'un avion à tubes et aile conventionnel de
capacité similaire. Il a montré que par rapport à un avion
conventionnel, le BWB permet d'obtenir une réduction d'environ de 33 %
de la surface mouillée. Ce qui a pour effet direct de réduit la
traînée de l'avion, augmentant par conséquent la finesse
L/D de 10 à 15 % par rapport à une configuration conventionnelle
tubes et aile.
Ainsi, de par sa configuration unique et ses avantages
probables, le BWB est bien adapté au rôle d'avion de ligne
à longue portée et à grande capacité respectueux de
l'environnement. Cependant, les problèmes de contrôle et de
stabilité, de pressurisation de la cabine et de qualité de
pilotage de l'avion entre autres, doivent être résolus (Okonkwo,
2016).
Contraintes de design des BWB (Liebeck, 2004)
Dans ses travaux sur les BWB, Liebeck (2004) a
énuméré un ensemble unique d'exigences auxquelles doit
satisfaire la conception de l'appareil. Quelques de ces exigences sont
présentées dans les lignes qui suivent.
· Exigence de volume
Afin de garantir un espace suffisant pour accueillir les
passagers, la cargaison et les systèmes de l'avion, le rapport
épaisseur-corde maximum du profil d'aile constituant le corps central
doit être de l'ordre de 17% au moins (Liebeck, 2004).
· Angle du pont en croisière
Étant donné que le corps central du BWB inclut
la cabine passagers, son profil aérodynamique doit être choisi de
sorte que ce dernier génère de la portance nécessaire
à un angle d'attaque compatible avec les exigences d'angle de pont de la
cabine, généralement inférieur à 3 degrés
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(Liebeck, 2004). Au vu de cette exigence, Liebeck (2004)
suggère l'utilisation d'un carrossage arrière positif sur les
profils aérodynamiques du corps central.
· Équilibrage
Lorsque le centre de pression aérodynamique
coïncide avec le centre de gravité et que toutes les surfaces de
contrôle de bord de fuite sont carénées, le BWB est
considéré comme équilibré, à la condition de
croisière nominale (Liebeck, 2004). Pour ce qui est de la
stabilité statique positive de l'avion, Liebeck (2004) recommande que le
moment de tangage à piquer soit minimisé, afin de limiter
l'utilisation d'un carrossage arrière positif et des conflits avec
l'exigence d'angle de pont précédente.
· Vitesse et attitude d'approche à
l'atterrissage
Pour les avions de type BWB, Liebeck (2004) affirme que la
déviation de la surface du bord de fuite est définie par les
exigences d'assiette plutôt que par la portance maximale. C'est la raison
pour laquelle le coefficient de portance maximum (et par conséquent la
charge alaire) d'un BWB sera inférieur à celui d'un avion de
configuration conventionnelle. Par ailleurs, comme les BWB n'ont pas de volets,
leur coefficient de portance maximum ne pourra qu'être atteint à
un angle d'attaque relativement grand ; par conséquent, l'assiette de
vol pendant l'approche sera proportionnellement élevée.
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