Étude comparative des perturbations de la couche limite et de la portance, sur la plaque plane et sur modèle d'aile, en présence de fluides dégivrants

• Main Author: El Akkad, Adil
• Format: Others
• Published: 1993
• Subjects: Génie mécanique; Génie aéronautique
• Online Access: http://constellation.uqac.ca/1331/1/1483363.pdf

On utilise des fluides dégivrants et antigivre sur les avions au sol, en attente du décollage, afin d'enlever la glace ou d'en prévenir la formation sur les ailes et le fuselage de l'avion. La contamination occasionnée par le fluide résiduel, encore en place au moment du décollage, diminue la portance et augmente la traînée de l'avion. Ce niveau de perturbation créé est évalué en laboratoire. Les méthodes d'essais, développées en soufflerie réfrigérée, consistent à soumettre une plaque plane et un modèle d'aile, couverts de fluide, à une accélération d'air comparable à l'accélération de l'avion au décollage. L'épaisseur de déplacement de la couche limite (EDCL) à 30 secondes est mesurée dans le premier cas et la perte de portance à un angle donné, dans le second. Or, une relation empirique entre les valeurs de l'EDCL à 30 sec. et celles de la perte de portance a été établie avec différents produits commerciaux. Cette relation, toutefois, ne tient pas compte de l'effet propre des différents facteurs, tels l'épaisseur initiale du fluide, la température et la viscosité, et qui sont susceptibles d'entrer en jeu. L'objectif de ce travail est de reprendre l'étude de cette relation, d'une façon systématique et pour des fluides dégivrants non commerciaux, afin de pouvoir mieux départager l'importance relative de chacun des facteurs mentionnés ci-dessus. Les études expérimentales ont été effectuées avec des dégivrants newtoniens non commerciaux, cela pour différentes épaisseurs initiales comprises entre 50 Um et 4 mm, et à des températures allant de 0°C à -20°C. Le montage utilisé est constitué d'une plaque plane de 1,5 m de long et d'un modèle à l'échelle réduite d'une section d'aile d'un Boeing 737-200ADV. Le décollage simulé correspond à un écoulement d'air accéléré à un taux de 2,6 m/s2. Les résultats de ce travail ont mis en évidence l'existence d'une épaisseur seuil, égale à l mm dans le cas de la plaque plane et à 0,5 mm dans le cas du modèle d'aile. En bas de ces valeurs, l'EDCL à 30 sec. et la perte de portance à CLmax sont fonction de la température, de la viscosité et de l'épaisseur initiale du fluide, tandis qu'en haut de ces valeurs, elles sont fonction de la température et de la viscosité seulement La perte de portance à CLmax et l'EDCL à 30 sec. présentent des corrélations linéaires avec la température, la viscosité ainsi qu'avec l'épaisseur dans le cas où celle-ci est inférieure aux valeurs seuil. À partir de ces corrélations, il est possible d'estimer avec une erreur de 25% au maximum, les valeurs de l'EDCL à 30 sec. et la perte de portance à CLmax, pour les fluides newtoniens, et cela peut s'avérer très utile pour les manufacturiers qui ont à concevoir de nouveaux produits. La comparaison des valeurs de l'EDCL et de la perte de portance met en évidence une proportionnalité raisonnable (coefficient de corrélation de 80% environ) entre ces deux paramètres. L'étude de chaque facteur montre que l'effet de la température est comparable dans le cas du modèle d'aile et de la plaque plane, tandis que l'effet de la viscosité est très amplifié dans ce dernier cas.