De l'effet des générateurs de vortex sur une aile d'avion. Applicable aux foils ?

Sur cette , démonstration de l'effet des générateurs de vortex sur le décrochement des filets d'airs. Simple et efficace.
Peut-être applicable aux foils ou même à une carène rapide même si la vitesse d'un bateau est moindre qu'un avion, le milieu est aussi beaucoup plus dense.

L'équipage
06 nov. 2020
06 nov. 2020
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Bonjour,
Comme on touche à l'un de mes fonds de commerce professionnels, je me permets de faire un petit topo.

En effet, aux vitesses des petits avions, l'air se comporte à peu près comme s'il était incompressible, comme l'eau.

En revanche il faut bien préciser le rôle des turbulateurs (VG = vortex generators).

Ce sont des dispositifs de correction des écoulements, qui donc corrigent des défauts aérodynamiques (ou hydrodynamiques, à ces vitesses c'est pareil) lors de certains régimes d'écoulements, au prix d'une traînée supplémentaire en permanence.

Dans le cas classique présenté sur la vidéo, il s'agit de décrocher vers l'emplanture en premier, pour conserver le contrôle en roulis (ailerons) jusque très tard dans le décrochage, comme exigé par les normes.

En revanche une aile avec des VG traîne (j'ai mis le circonflexe**) plus tout le temps. Il est plus avantageux du point de vue perfos, de faire en sorte de ne pas avoir à les utiliser.

Pour en revenir aux bateaux, ne pas trop se braquer sur une solution technique avant d'avoir déterminé la nature du problème.
Si problème il y a.

06 nov. 2020
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Ca ne se limite pas qu'au niveau des ailerons, mais aussi au plan horizontal pour les gouvernes de profondeur et sur l'empennage pour le gouvernail, et c'est toujours d'actualité...

06 nov. 2020
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Bien-sûr, selon les cas partout où il y a des problèmes d'écoulement à certains régimes de vol;

Par exemple sur un avion cargo à aile haute japonais, des vibrations d'empennages apparaissaient lors d'évolutions aux grands angles d'incidence.
Après pas mal d'investigations il s'est avéré que c'étaient les essuie-glaces de pare-brise qui généraient des perturbations se répercutant sur la queue.
Problème réglé par quelques VG judicieusement placés sur le dessus de la cabine et testés.

06 nov. 2020
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La CAA britannique à l'époque (avant JAA) exigeait pour certifier un aéronef en Angleterre l'installation de générateurs de turbulence sur le bord de fuite du gouvernail. Cela se matérialisait par deux petites équerres rapportés de chaque coté de la gouverne formant un T sur le bord de fuite. Cela avait comme d'accentuer l'efficacité du gouvernail à basse vitesse.

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Et sur l'avion l'avantage de trouve aux grands angles d'incidence.
Quel est l'angle d'incidence des foils ?

06 nov. 2020
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En effet, la qualité d'une aile se juge à l'absence de générateurs de tourbillons, ainsi que des cloisons anti-décrochage, comme sur la Caravelle, par exemple.

Les foils des bateaux sont (je crois) plutôt des surfaces porteuses qui remplacent ce qu'on obtient avec du poids dans la quille. Lorsqu'ils sont assez puissants pour soulever le bateau, leur but est de diminuer les frictions avec la mer.

Rien à voir avec les VG, donc, qui comme l'a doctement dit Lorem Ipsum, sont plutôt des sortes de rustines aérodynamiques.

06 nov. 2020
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Les VG utilisés autrefois et remis à l'honneur en ULM sont des accessoires rapportés sur l'extrados des ailes (7 à 10% antérieur de la corde) qui permettent pour un prix ridiculement très bas de retarder le décrochage à l'atterrisage permettant ainsi une TRES nette augmentation de la sécurité, l'énergie étant au carré de la vitesse, au prix d'une très faible (5%) augmentation de la trainée dans les autres régimes, ce qui n'est rien par rapport à la sécurité apportée. C'est vraiment très efficace, mieux que les becs à fente, et permet des atterrissages très courts et parfois de rattraper de grosses fautes très dangereuses voir mortelles de pilotage en évolution. Malheureusement les règlements de la DGAC en interdisent l'utilisation en aviation générale certifiée française. Règlements d'abord !!!!!
(en ULM comme on est seul à pouvoir tester les VGs installés, il faut prendre le maximum d'altitude pour tester les décrochages et être entrainé à pouvoir, au cas où, à arrêter immédiatement un début de départ vrille !)
Pour les curieux du monde maritime n'hésitez pas à expérimenter, vu que cela ne coute rien mais les variables à maitriser sont beaucoup plus nombreuses qu'en aviation.

06 nov. 2020
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Les VG sont toujours installés sur des avions récents

06 nov. 202006 nov. 2020
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Songer à "bricoler" une aile sur du certifié, là oui, c'est interdit. Et heureusement.

Maintenant mettre des artifices lors des essais en vol pour améliorer le comportement pour ensuite les faire certifier, là ça marche.

Je le sais direct de la première réunion de certif EASA à laquelle j'ai participé,et c'est ce qui a été fait pour la machine maintenant certifiée.

Concernant les ULM, les bien conçus n'ont pas besoin de ça, mais sur les nombreuses copies de clones de clone qu'on rencontre, les gars en mettent, bien souvent sans trop savoir pour quoi faire ;-)

D'autant que la traînée sur la plupart, ça n'est pas leur préoccupation principale.
Pour le reste outremer, je trouve tes affirmations un peu catégoriques, surtout sur le rôle des VG.

Mais je suis d'accord avec toi, en voile on fait ce qu'on veut, ça ne coulera pas un bateau.
Je suis curieux de voir où certains imaginent les mettre, sans déterminer au préalable où et dans quelles conditions se déclenchent les décollements.

Sur les voiles, les mâts, sous la coque ?

06 nov. 2020
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Pas tout à fait d'accord pour les ULM, j'ai pu tester des "avant/Après" y compris sur de bonnes ailes étudiées au départ pour des becs (Zenair 701 ou Savannah), les VG apportent un gros plus en sécu et même en perfs à toutes les vitesses comparées aux becs d'origine.
Si Zlin les a adopté sur ces Savage ou Spyl pour ces G1 ce n'est pas pour rien...
(Fin du HS)

06 nov. 2020
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On est loin du monde des voileux, mais j'insiste toujours içi pour qu'ils s'intéressent à l'aérodynamique.
Pour info: J'ai posé des VGs sur mon Jodel D185, version ULM officielle Delemontez du D18, mais avec de très grands volets, au profil d'aile très classique choisi par Mr Delemontez, dès le début pour beaucoup de ses productions. Les résultats ont dépassé mes espérances (avec aux essais un contrôle aux ailerons maintenu malgré l'anémomètre dans le coma lors de la descente parachutale, comme un Pou du Ciel, avant de rendre la main. l'essai de tenue nez en l'air au moteur en remettant un peu de gaz m'a embarqué dans un début de départ en vrille, uniquement par le couple moteur. Sur les Zenair ceux qui les posent retirent les becs à fente, pourtant efficaces. La majorité des pistes ULM ne font que 300m, grand maximum et les circuits sont vraiment très courts, sans aucun rapport avec les aérodromes officiels. Il est impératif sur ces terrains délicats de pouvoir atterrir le plus court possible. Les superbes ULM récents très fins et très rapides ont parfois des difficultés sur ces terrains qui ne pardonnent pas.
Les VGS sont aussi utilisés par les pilotes d'avions d'épandage agricole.

06 nov. 2020
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Où je pratique, c'est sur des STOL en altisurfaces qu'on a viré les becs a fente pour des VG, le jour et la nuit, on gagne 10 km/h VSO (des posés a 45 km/h) mais on gagne aussi (dans l'autre sens) en vitesse de croisière et conso.
Le bon vieux Spyl Gelinotte a laissé ainsi la place au G1 (vive le made in France !)

06 nov. 2020
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Dans un post précédent, on avait parlé sur des foils de la présence de cloisons anti-décrochage comme sur caravelle, mig 15, etc...
Historiquement, c'est ce qui a permis aux avions de passer le mur du son. Le problème des "commandes bloquées" ou inversées a été résolu en mettant des VG devant les ailerons, donc comme dit Luma une aile ou une forme bien conçue au départ n'a pas de VG.
Sur les ULM, par exemple le G1, les becs de bord d'attaque ont été remplacés par des VG : c'est moins cher. (Le storch allemand, celui de la grande vadrouille, avait des becs de BA)

06 nov. 2020
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Puisqu'on parle certification, l'avion d'essai est classé "expérimental". Vu qu'il est suisse (HB), ils doivent pouvoir faire d'autres choses suivant leur programme, peut-être.
En tout cas, le pilote n'est pas mauvais.

06 nov. 2020
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On va se faire allumer pour HS, ce sera ma dernière intervention ;-)

Oui, je connais très bien le G1, son concepteur, ceux qui ont repris le modèle et le pilote qui a principalement contribué à son développement, et l'a posé dans des endroits fort mal pavés.

Disons que je l'écoute beaucoup sur de nombreux points, et sur l'aérodynamique il m'écoute également^^!

Soyez prudents, et étudiez de près les questions techniques, des fois c'est un peu plus complexe qu'on pensait.

06 nov. 2020
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Passionnant!!!! Vraiment!

07 nov. 2020
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Bonjour,
Très intéressant en effet mais que peut on transposer sur nos bateaux?
Pour ma part, j'ai été tenté de rajouter une plaque en bout de safran et de quille, l'un d'entre vous a-t-il envisager cette modification?
Jean-Charles

07 nov. 2020
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Comme les VG sont utilisé pour augmenter l'efficacité les gouvernes à basse vitesse sur les avions, cela pourrait se transposer sur un bateau uniquement au niveau du safran, mais le résultat serait insignifiant et donc sans aucun intérêt.

07 nov. 2020
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il y a eu la "quille à ailettes" du vainqueur de la coupe de l'america.
première fois que les américains perdaient la coupe

07 nov. 2020
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Merci pour ta réponse, je voyais l'intérêt de l'effet de plaque qui allonge artificiellement l'appendice.
Jean-Charles

07 nov. 2020
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Tout système qui arrive à diminuer les vortex TRES PENALISANTS en bout de profil sans augmenter la trainé est théoriquement bénéfique. Mais la mise en oeuvre ne peut être qu'expérimentale sans perdre le côté pratique de la réalisation et les conséquences éventuelles sur l'utilisation.
Les oiseaux, surtout les grands planeurs maitrisent parfaitement l'utilisation en phase d'atterrissage des vortex d'extrados et en vol le contrôle parfait de l'atténuation des vortex de bout d'aile ce qui leur permet d'avoir des performances exceptionnelles de plané.
(A noter qu'une partie de la portance de la remarquable aile de Concorde reposait sur des vortex).


07 nov. 2020
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oui, c'est vrai, idem sur le SR71 le vortex le long du fuselage

07 nov. 2020
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A priori, on pourrait voir quelques applications d'astuces aérodynamiques "avion" pour nos bateaux:
- une plaque en bout de safran ou de quille (s'il n'y a pas de bulbe, qui a le même effet) qui augmente l'allongement et réduit la traînée induite. Peut être intéressant si tout le reste (surfaces, réglages, équipage...) est parfait, et le contexte pas trop chahuté et instationnaire...
- des "fences" un peu en dessous de la flottaison sur des monosafrans, pour retarder le décrochage du safran et la "ventilation". Sans doute plus pertinent que des vortex generators. Il y a eu un fil là dessus me semble t'il
- et bien sûr les voiles-ailes, sur lesquelles beaucoup de monde phosphore, mais qui semblent avoir eu peu d'applications "croisière" et être surtout aujourd'hui utilisé sur des bateaux type coupe de l'América (grande et petite). Il y a eu essentiellement la goelette Matin Bleu, et quelques tests, l'un sur un 35 pieds par Beneteau il y a 5 ans, un sur un mini 6.5 il a 3 ou 4 ans, visiblement non concluant car on n'en a plus reparlé. Le principal sujet est la réduction de voilure...

07 nov. 2020
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Un autre essai de mise au point d'une aile arisable
www.bateaux.com[...]u-futur

07 nov. 2020
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La plaque d'extrémité sur le safran génère de la traînée quand le bateau tangue, probablement plus qu'un safran un peu plus allongé.
Les voiles épaisses nécessitent en plus un mât pivotant.
La principale différence est que les voiles et appendices d'un bateau doivent fonctionner dans une gamme de vitesse et d'incidence beaucoup plus étendue que sur un avion.

07 nov. 2020
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Un autre site intéressant: www.voiles-alternatives.com[...]/
Une mine d'or.
Jean-Charles

07 nov. 2020
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Je crois que certains devraient réviser la définition d'un vortex.
Un vortex est provoqué en bout d'aile par la différence de pression entre l'intrados et l'extrados. C'est d'ailleurs pour les diminuer qu'on a rajouter des winglets sur les gros.

07 nov. 2020
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Un vortex en bon Français c'est un tourbillon (qui tourbillonne) ce qui décrit exactement le problème Pendant longtemps, et de façon très néfaste à la progression de l'aérodynamique on a voulu opposer l'écoulement laminaire, sublimement intellectuellement parfait, l'ordre bien établi, et l'écoulement turbulent donc intolérablement désordonné, le diable.
Il y a eu même sur ce sujet une controverse ridicule entre deux pilotes d'essais connus à propos de la meilleur façon de refroidir un radiateur d'huile tout en minimisant sa trainée (le beurre et l'argent du beurre). Il n'y a bien que l'homme pour penser de la sorte. La nature utilise, dès la première seconde du Big Bang sans état d'âme à son profit tous les états dynamiques pour en tirer parti.
Les oiseaux en sont la plus belle démonstration, avec l'utilisation géniale des vortex primaires de bord d'attaque et son prolongement d'extra dos, ave fines astuces d'utilisation de chaque plume, les vortex secondaires de bord de fuite, et ceux de bout d'aile, le contrôle instantané des trois assuré par un formidable calculateur cérébral de vol qu'on est encore très loin d'égaler.

07 nov. 2020
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C'est comme dans le sketch des inconnus : il y a le "bon vortex" et le "mauvais vortex"

07 nov. 2020
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Okilebo, tu as raison, mais partiellement. Le terme de vortex signifie avant tout tourbillon. Par extension, il a été utilisé sur les avions de ligne pour tout dispositif destiné à redresser les filets d'air dans toutes les zones. Regarde le B727, par exemple. Un avion qui par certains cotés était un authentique désastre aérodynamique en était truffé. Il y en a jusque sur le plan fixe vertical, sur le dessus du fuselage, un vrai hérisson. Par certains autres cotés, ses dispositifs hypersustentateurs étaient une petite merveille pour l'époque.

Revenons sous l'eau.

Je ne sais pas si cela a été expérimenté, mais à rajouter des surfaces horizontales à une quille, je les ferais articulées, à la manière des ailerons d'avion.

Bateau gité, ces ailerons auraient des mouvements opposés et forceraient la rotation de la coque comme les ailerons des avions le font pour le fuselage. Le but est de diminuer la gite afin que la coque retrouve ses lignes d'eau. Comme il ne faudrait pas qu'ils soient placés trop bas, ils conviendraient pour des petits tirants d'eau, donc trainée et poids réduits.

Sans gite, ils pourraient fonctionner dans le même sens et procurer une portance supplémentaire destinée à réduire le volume de coque immergée.

Le tout commandé par un petit circuit électronique et actionné par de petits vérins, hydrauliques ou électriques.

07 nov. 2020
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Au delà des difficultés techniques et des problèmes de coût, la traînée générée par ces appendices serait plus importante que la réduction de traînée obtenue au niveau de la coque.

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dans le cas des foils, si on part du principe que la traînée de la coque est supérieure à celle des foils un système qui permettrait de décoller à des vitesses plus faibles pourrait peut-être être globalement favorable même si les foils ont un peu plus de traînée ? non ?

07 nov. 2020
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Pour décoller à basse vitesse, il faut des foils de grande surface, donc ayant une traînée plus importante. Même les bateaux conçus pour voler ne décollent pas en dessous d'une certaine vitesse (environ 7 à 8 nds pour un Moth, 17 ns pour un AC50, 25 nds pour Gitana 17).
Mettre des foils plus grands réduit la vitesse de décollage, mais aussi la vitesse maximum qu'il est possible d'atteindre.

07 nov. 2020
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Tu retrouves les poséidons en service sur du Charles de Gaulle.
A 22' ici :

Nécessité d'adapter le bassin 9 pour pouvoir les installer.

07 nov. 2020
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Bonsoir,
Moi je vois peut-être leur utilisation sur des quilles fines et étroites à basse vitesse pour ne pas décrocher ?
Genre manœuvre de port ?

07 nov. 2020
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Une question peut-être hors sujet.
Mes safrans sot accrochés au tableau. A vitesse élevée, certains coups de barres font apparaitre une poche de cavitation qui diminue efficacité des pelles malgré leur longueur.
Serait-il judicieux de poser des VG? Si oui, quelles seraient la quantité et le meilleur emplacement.
Merci d'avance
Ed

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Peut-être faudrait-il d'abord essayer d'améliorer le profil du safran peut-être trop plat ?

08 nov. 2020
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la portance monte avec la vitesse et l'incidence d'un profil est liée à la vitesse.
Il est donc logique qu'à vitesse élevée le profil décroche sur une trop grande incidence, d'autant plus immédiate qu'elle est brusque et importante. C'est très voisin du décrochage dynamique très dangereux où des pilotes se sont tués en oubliant les bases de la portance d'un profil.

07 nov. 2020
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Il faut déjà savoir si c'est de la cavitation ou de la ventilation. La ventilation peut être limité avec une plaque horizontale.

Dans les deux cas ce n'est pas vraiment un pb de turbulences. Regarder le profil du safran et son épaisseur relative, idéalement de l'ordre de 12%, et surtout anticiper à la barre.

07 nov. 2020
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Les vortex se forment en bout d’aile ou de safran ou de foil. L’effet de plaque permet de les diminuer mais augmente la surface mouillée (winglets sur les avions). Idem avec les générateurs de vortex d’aile. Le calcul des ingénieurs consiste donc à mesurer le gain entre la diminution de la traînée (vortex) et l’augmentation de la friction de la surface mouillée.
L’idée est bonne mais il faut savoir les dimensionner de façon juste.

08 nov. 2020
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Merci pour vos avis.
L'épaisseur de mes safrans est de 12% sur les 3/4 bas du profil, elle monte progressivement sur le dernier quart pour atteindre 13%
Ce doit être de la ventilation en effet.
Sur l'ancien Safran de Marc Guillemot, il avait ces plaques +/- au niveau de la flottaison, je devrait essayer cette solution.
Ceci dit, quand le safran sous le vent ventile, il suffit de relâcher la barre puis de la reprendre, les filets redeviennent efficaces. Sauf, bien sûr lors d'une survente trop puissante.
Bon dimanche!

08 nov. 2020
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Ce que tu décris ressemble plus à un décrochage en raison d'un angle trop important.
12 ou 13% c'est un bon compromis pour accepter des angles importants sans décrocher.
Deux autres points importants sont le respect du profil (théoriquement NACA 0012 pour un safran), notamment le rayon du bord d'attaque, et l'état de surface.

08 nov. 2020
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Bonjour certains régatier ont copié les bosses des baleines à bosse pour leur safrans pour retarder le décrochage les "bosses" ont apparemment le même rôle que les turbulateurs...

je crois qu'il y en a ai moins un sur le vendée globe avec ce type de safran...

08 nov. 2020
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Riou et PRB c'était il y a quatre ans. Les bosses sont elles encore en place pour Escoffier et PRB?

08 nov. 2020
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Je crois qu'il y en a sur Corum pour ce VG.

09 nov. 2020
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Berndt Kohler a dessiné des catas avec des plans anti Vortex.

ikarus342000.com[...]els.htm

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