Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
A

aile (suite)

Vues de face, les deux demi-ailes d’un avion peuvent ne pas être dans le prolongement l’une de l’autre : on dit qu’elles présentent du dièdre, dont l’angle est de 1 à 5° environ. Si les deux demi-ailes sont relevées vers le haut, le dièdre est positif : c’est le cas général en vol subsonique. L’adoption du dièdre étant dictée par des considérations de stabilité latérale sur les avions supersoniques, il est parfois négatif.


Profil d’aile

La caractéristique fondamentale d’une aile, qui n’est pas une simple surface plane mais possède une certaine épaisseur, est la forme de sa section transversale, appelée profil. Ce dessin est lui-même particularisé par certaines caractéristiques géométriques : le rayon du bord d’attaque, toujours arrondi ; la courbure générale du profil, définie par un squelette ou ligne des points situés à égale distance des surfaces supérieures (l’extrados) et inférieures (l’intrados) ; la corde correspondant à la profondeur de l’aile ; le maître couple et sa position ; l’épaisseur relative du profil ou rapport de la hauteur au maître couple à la corde du profil. Le nombre de dessins possibles est infini. Aussi a-t-on essayé de déterminer de façon méthodique les dessins optimaux par des études en soufflerie. Réalisés par les Américains à partir de 1930, des essais systématiques par famille de profils, se déduisant les uns des autres par variation d’un seul paramètre à la fois, ont conduit à l’établissement de catalogues de profils, dans lesquels les constructeurs d’avions choisissent les dessins les mieux adaptés à leur projet du moment. Si le squelette est réduit à une droite, le profil est dit symétrique, car la courbe de l’extrados est identique à celle de l’intrados ; si le squelette est concave vers le bas, le profil est à simple courbure, un tel profil pouvant avoir un intrados plat ; si l’intrados est lui-même concave, le profil est creux. Si le squelette comporte une partie concave vers le bas (près du bord d’attaque) suivie d’une partie convexe, le profil est dit à double courbure ; ce type de profil se caractérise par une autostabilité naturelle aux angles de vol usuels et est parfois utilisé dans les avions sans queue ou ailes volantes. Dans d’autres dessins, on place le maître couple le plus en arrière possible, de façon à reculer le point de transition de la couche limite. On réalise ainsi un profil à faible traînée appelé profil laminaire. L’épaisseur relative du profil est directement liée à l’obtention des portances et traînées ; en général le coefficient de portance Cz est favorisé par un profil épais ; malheureusement, en même temps le coefficient de traînée Cx devient important. Un profil épais ne pourra être utilisé que sur un avion lent ; mais en vol supersonique la traînée croît considérablement et il faut réduire le plus possible l’épaisseur relative. La portance maximale Cz que pourront fournir ces profils est faible, d’où des vitesses élevées à l’atterrissage. Pour pallier cet inconvénient, on installe sur les ailes de ces avions des dispositifs hypersustentateurs variés qui consistent, par le braquage de volets de bord d’attaque ou de fuite, à modifier le dessin du profil dans cette phase du vol. Si l’on examine les diverses sections d’une aile, on constate, en général, qu’elles sont toutes différentes : c’est une génération de profils qui, en général, se déduisent les uns des autres par homothétie ; si leur forme se modifie de l’un à l’autre, l’aile est à profil évolutif ; c’est un cas de plus en plus fréquent sur les avions modernes ; si la forme des profils est semblable et si les axes de ces profils ne sont pas parallèles entre eux, l’aile est vrillée. Cette disposition améliore la stabilité. Une aile peut être, en même temps, vrillée et à profil évolutif. Parfois, on creuse le profil au bord d’attaque et près de l’emplanture pour améliorer les caractéristiques des profils minces supersoniques aux basses vitesses : une telle aile est dite à cambrure conique.


Organes annexes

Le rôle principal d’une aile est de fournir la portance équilibrant le poids, en créant une traînée la plus faible possible. Elle comporte de nombreux organes annexes destinés à agir sur l’écoulement de l’air de façon à obtenir certains effets. Pour assurer le contrôle de l’avion en roulis, chaque demi-aile comprend à son bord de fuite un volet appelé aileron, dont le braquage modifie la portance. Les deux ailerons actionnés dissymétriquement font pencher l’avion d’un côté ou de l’autre ; pour obtenir le même effet, on utilise parfois des spoilers, qui agissent par déséquilibrage des portances. Pour assurer l’hypersustentation dans les phases de décollage et d’atterrissage, on modifie le profil de base de l’aile en agissant soit sur le bord d’attaque (fente de bord d’attaque, bec tombant, vessies gonflables augmentant la courbure du bord d’attaque, volets Krüger, etc.), soit sur le bord de fuite (volets d’intrados, volets fluides, volets de courbure simples ou multiples, avec ou sans fente). On utilise aussi parfois le soufflage d’air, qui, par viscosité, accélère la circulation autour de l’aile : soufflage au bord d’attaque, devant les volets, au bord de fuite, etc. Plusieurs de ces dispositifs peuvent être combinés sur le même avion. Pour améliorer les écoulements sur l’aile en vol, surtout sur les ailes en flèche, on y place des cloisons, appelées fences, qui évitent le glissement de l’air dans le sens latéral ; le même effet est recherché par des décrochements en dents de scie parfois placés au bord d’attaque. Dans certaines zones où se produisent des décollements de la couche limite, on installe quelquefois de petites lames de métal, perpendiculaires au revêtement, qui déclenchent de petits tourbillons capables de raccrocher la couche limite : ce sont des générateurs de tourbillon.


Construction

Elle est déterminée par la nécessité d’assurer une bonne définition des formes de l’aile, en particulier du profil, et de garantir la résistance de la structure aux efforts développés. Les avions légers de tourisme et de sport ont le plus souvent des ailes en structure de bois recouverte de toile ou de contre-plaqué. Des nervures en contre-plaqué assurent la forme du profil. Le recouvrement est tendu sur ces nervures, enduit de façon à éviter le flottement des toiles et à assurer un bon état de surface, tout en protégeant les matériaux contre les intempéries. Les efforts de portance sont transmis par les nervures à des poutres appelées longerons, sur lesquelles elles sont enfilées et collées. La structure résistante est parfois réalisée par des tubes métalliques ou par des pièces embouties pour les nervures et par des profilés d’alliage léger pour les longerons. Lorsque le revêtement est en contre-plaqué, il peut participer à la résistance aux efforts de l’aile : on parle alors d’un revêtement travaillant. Lorsque la taille de l’avion et sa vitesse augmentent, les efforts sont plus importants et exigent des épaisseurs de matériaux plus grandes : on remplace alors le bois par des métaux légers. Dans le cas d’une construction métallique, le revêtement est soumis à des manipulations en service qui ne permettent guère d’utiliser des tôles de moins de 6/10 de mm. Cette épaisseur est suffisante pour tenir une bonne partie des efforts et permet d’alléger ou de supprimer la structure interne. Avec la vitesse, d’ailleurs, les épaisseurs nécessaires deviennent importantes : pour les avions supersoniques ou les transports commerciaux subsoniques de grande taille, elles atteignent par endroit 3 ou 4 cm et ne descendent pas en dessous de 3 mm. Elles vont d’ailleurs en décroissant progressivement, de l’emplanture au bord marginal. En fraisant les revêtements dans la masse d’une plaque épaisse de 5 à 6 cm, on construit une aile véritablement sur mesure, sans rivetage ni soudure, et on réalise un gain de poids important. Ce type de construction est dit intégral.