Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les enjeux et défis posés par le concept ultime d’aéronef, constitué d’une aile sans fuselage ni empennage, sont ici présentés. Cette formule d'aéronef offre des avantages pour ce qui est des performances, du volume utile, de l'aménagement, des technologies optimisées et de la mise en œuvre des technologies de développement durable. Ces perspectives ne doivent pas cacher les écueils réels concernant la dynamique du vol, les ouvertures (vision et évacuation des passagers) de coques pressurisées complexes et le pilotage. Cette architecture demeure une éventualité plausible - voire probable - pour l’avion du futur, inaugurant même une nouvelle conception du vol passager. Ces développements peuvent avoir un impact majeur pour le transport aérien du futur, mais aussi des applications terrestres potentiellement importantes.
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The issues and challenges posed by the ultimate aircraft concept, consisting of a wing without fuselage or empennage, are prensented. The benefits are summed up in terms of performance, useful volume, layout, optimized technologies and possibilities to implement sustainable development technologies. These perspectives should not hide the real challenges in terms of flight dynamics (stability) doors (vision and evacuation of the passengers) complex pressurized shapes and piloting.This architecture remains a plausible solution for the aircraft of the future, even leading to a new conception of passenger flight. The developments may have not only a major impact in terms of future air transport, but also potentially raise very important ground applications.
Auteur(s)
-
Yves GOURINAT : Professeur de mécanique des structures Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace (ISAE - SUPAERO), Toulouse, France
INTRODUCTION
Depuis un siècle, les avions civils ont adopté une architecture commune, optimisée dans un certain contexte. Cette conception « classique » répond parfaitement aux trois missions dévolues à un aéronef, à savoir : créer de la portance (voler !), emporter une charge utile (transporter) et contrôler la dynamique du vol (piloter). C’est ainsi que chacun de nos avions assument ces trois missions de manière cartésienne avec respectivement leur voilure, leur fuselage et leurs empennages.
Cette architecture présente précisément l’avantage de spécialiser les différents éléments, et d’offrir à la fois une possibilité de certification segmentée et une organisation industrielle par lots (« work packages ») très clairement attribués ; par exemple, un partenaire réalise la voilure, un autre réalise l’empennage horizontal, un troisième la dérive, et d’autres industriels se partagent le fuselage et l’assemblage final.
L’objectif de cet article est de synthétiser les perspectives actuelles offertes par une architecture profondément différente : le « tout en un » de l’aile volante dans le nouveau contexte du développement durable et du transport aérien. Cette formule présente des avantages certains en matière de performance et d’intégration mécanique et de systèmes, mais recèle aussi un certain nombre de défis techniques et réglementaires que nous allons explorer.
L’aile volante exigera ainsi un certain nombre d’évolutions en matière de contrôle, de gestion des volumes et d’aménagements internes et aéroportuaires. Elle nécessite également une conception intégrée « dès le premier coup de crayon » et une vision globale, toutes le fonctions devenant intrinsèquement interdépendantes les unes des autres. Mais ces défis sont précisément porteurs de progrès, et ouvrent en particulier une voie vers l’avion à très faible empreinte carbone.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
ecodesign | wing optimization | flight dynamics | aircraft design
DOI (Digital Object Identifier)
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Défi de l’aile volante
En anglais
3. Conclusion – un nouveau paradigme
Dans l’état actuel des choses, une analyse formelle autorise un premier comparatif factuel :
-
architecture classique :
-
fonctions portance/contrôle/habitacle séparées,
-
stabilité mécanique intrinsèque,
-
cabine de type couloir ;
-
-
aile volante :
-
fonctions intégrées en un seul élément structural,
-
stabilité mécanique à induire,
-
espace habitable.
-
Il en résulte une perspective dynamique, incluant les évolutions (diagramme AFOM, SWOT en anglais pour Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats) permettant de préciser le tableau 2 par rapport aux architectures classiques.
Cette analyse est tout en nuance, et indique clairement que de nombreux obstacles restent à lever. Mais à l’inverse, les développements nécessaires à l’aile volante peuvent au contraire être vus comme des opportunités pour faire avancer les technologies (mécanique, avionique, certification) non seulement pour les transports aériens mais aussi pour les transports terrestres.
En outre, elle permet de voir émerger une nouvelle conception du voyage aérien dans laquelle les heures passées en vol sont un temps inclus dans la mission (et non seulement le séjour sur place) que l’on peut occuper en loisir ou travail exactement comme dans les transports maritimes ou terrestres.
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Conclusion – un nouveau paradigme
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TORENBEEK (E.) - Advanced Aircraft Design: Conceptual Design, Technology and Optimization of Subsonic Civil Airplanes, - Wiley, ISBN 978-1118568118, 436 pp. (2013).
-
(2) - RAYMER (D.L.) - Aircraft Design: A Conceptual Approach, - American Institute of Aeronautics & Astronautics, ISBN 978-1624104909, 1062 pp. (2018).
-
(3) - FRANZ (K.) et al - Life Cycle Engineering in Preliminary Aircraft Design, - In Leveraging Technology for a Sustainable World, Springer, ISBN 978-3642290688.
-
(4) - ACADÉMIE DE L’AIR ET DE L’ESPACE - Comment volerons-nous en 2050 ? - Dossier n° 38. https://academieairespace.com/publications/les-dossiers/dossier-n-38-comment-volerons-nous-en-2050/
-
(5) - MEGSON (T.H.G.) - Aircraft structures for engineering students, - Elsevier, ISBN 978-0081009147, 876 pp. (2012).
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