Ce second didacticiel d' approfondissement de la conception d'aile ou de foil avec le logiciel HELICIEL, détaille les options de forçage d'incidence, de vrillage, ou de distribution de l'épaisseur qui ont été laissées de côté dans le didacticiel "construire aile ou foil ( initiation)".

Une page traitant de généralités sur les ailes peut être consultée pour revoir les principes fondamentaux à connaître pour la conception des ailes. Ailes ,hydrofoils, voiles.

La méthode de calcul des performances des ailes d'Heliciel utilise la théorie de la ligne portante de Prandtl. Il est tout à fait possible de concevoir votre aile sans maîtriser les fondements mathématiques de cette méthode (c'est même la raison d'etre d'Héliciel) , mais les notions de vitesses et d' angles induits introduites dans cette méthode sont utiles pour mieux comprendre les résultats donnés par héliciel. Cette méthode est détaillée sur la page: théorie de la ligne portante.

 

Nous avons vu dans le premier didacticiel construire aile ou foil "initiation" , comment utiliser Heliciel pour étudier une aile ou un hydrofoil dans l' objectif de réaliser un cahier des charges. Il peut être utile de contrôler les incidences et la forme des profils pour obtenir une plus grande maîtrise des performances et des résistances.

• Choix de l' incidence et du vrillage.

Forçage de l' incidence d'un élément sélectionné

 

Si nous laissons Héliciel choisir l'angle d'incidence de notre aile automatiquement, le logiciel choisit par défaut l'angle de finesse maximum théorique. Cet angle de finesse maximum est déterminé par le rapport Cz/Cx optimum du profil. Pour une aile composée de profils différents, cet angle d'incidence optimum peut varier en fonction du profil.

Il convient de distinguer les performances 2D , des performances réelles (3D) de l'aile qui subit des vitesses induites par les tourbillons génèrés par la portance. Lorsque Heliciel applique un angle d'incidence "géométrique" (ou calage), l' incidence effective perçue réellement par les profils est modifiée par la vitesse induite par les tourbillons. L'angle de déviation produit par les vitesses induites est nommé "Downwash". Une page traitant en détail ce phénomène est disponible: Downwash Théorie- ligne portante-Prandtl

Variation de l'angle effectif généré par la Vitesse induite au niveau du profil d' un élément.

 

• La vitesse V"infinie" est la vitesse en amont
• La vitesse w est la vitesse induite par les tourbillons.
• La vitesse induite est dirigée vers le bas, elle est donc négative.
• L'angle de a est l'angle d'incidence géométrique.
• L'angle de ai est l'angle d'incidence induite.
• L'angle de aeff est l'angle d'incidence effectif réellement perçu par le profil.

 

Dans cet exemple, nous avons laissé héliciel appliquer l'angle d'incidence correspondant à la finesse maximum théorique (calculé d'apres les performances 2D de la base de données de profils). Observons le schéma du profil situé à la base de l' élément 3: (clic sur l'élément et clic droit sur shema du profil dans la fenetre 3D)

Pour les ailes,les angles d'incidence et de calage sont identiques (ici 8°). On distingue un angle effectif (6.22°) et l'angle de downwash (-1.78). L'angle de downwash représente la déviation provoquée par les vitesses induites (voir Downwash Théorie- ligne portante-Prandtl), l'angle effectif réellement perçu par le profil est donc 8° - 1.78° = 6.22° C'est cet angle qui sera pris en compte pour le calcul des performances de notre aile.

Nous pouvons modifier l'incidence géométrique (calage) pour l'élément sélectionné soit par le menu "Paramètres / Forçage des incidences", soit par sélection de l' élément dans le modèle 3D et click droit pour ouvrir le menu de gestion de l' élément.(voir vidéo flash ci dessous) Forçage de l' incidence d'un élément sélectionné:

 

en appliquant un angle forcé de 5° pour ce profil ,nous obtenons un angle effectif de 4.6°

et bien sûr des performances globales différentes , la finesse globale de l'aile a diminué. Ceci est logique car nous avons appliqué un angle autre que l'angle de finesse maximum, et ceci se répercute sur les performances 3D. C'est pour cela que Heliciel choisit par defaut d'appliquer l'angle optimum de finesse max!

 

Choix de la répartition des épaisseur et des formes de profils.

• Pour definir l'épaisseur de l'aile, il est possible de forcer le profil de l' élément par un choix manuel dans la base de données du profil a appliquer pour l' élément sélectionné . Cette option est détaillée sur la page "choix de profil"
• Il est possible de déterminer la distribution des épaisseurs le long de notre aile en sélectionnant la loi de profil par épaisseur. Ceci active dans l' onglet géométrie, la possibilité de renseigner une épaisseur demandée en pied de pale et en bout de pale.Un curseur permet de définir la distribution de l'épaisseur entre le pied et le bout de l'aile. Cette option est détaillée sur la page "distribution épaisseur"