Les propriétés aérodynamiques d’un avion et du AN 66 B

Profil d’aile

Qu’est-ce qu’un profil d’aile ?

Un profil d’aile doit être compris comme une vue sectionnée de l’aile, et ce par un plan parallèle au plan de symétrie
de l’avion. Avec ce plan de vue, on peut définir de nombreux paramètres géométriques permettant de décrire l’aile
en question, comme par exemple la corde, l’épaisseur, l’épaisseur relative, etc. Ces définitions permettent ensuite de
catégoriser le profil d’aile suivant ces propriétés et ces performances en vol.

FIGURE 1 – Vue en coupe de l’aile, un profil

Qu’est-ce qu’un profil d’aile laminaire ?

Comme son nom l’indique, la famille des profils laminaires est étroitement liée au régime dit laminaire, c’est-à-dire,
un écoulement des particules d’air très ordonné, linéaire et avec peu d’intéraction entre les différentes lignes de
courant. Pour les personnes novices en la matière, le dessin ci-dessus devrait vous aider à comprendre le concept : un
écoulement laminaire se distingue bien d’un écoulement turbulent beaucoup plus désordonné et chaotique.

FIGURE 2 – Régime laminaire à gauche, régime turbulent à droite

L’écoulement sur l’extrados d’un profil d’aile basique évolue toujours de la même manière : de laminaire à turbulent.
Les lignes de courant se voient séparées à l’approche de l’aile et développent un caractère de plus en plus
désordonné à mesure qu’elles avancent sur l’extrados : elles deviennent turbulentes.
L’idée du profil laminaire est de retarder le plus possible cette transition vers un régime turbulent, ce dernier étant
synonyme d’une plus grande traînée, cette force qui freine l’avion en vol. Autrement dit, le flux d’air est maintenu
laminaire dans un pourcentage plus élevé de la corde, réduisant le frottement et offrant de meilleures performances
de vol qu’un profil classique. Géomètriquement, il se caractérise par un point d’épaisseur maximal situé à environ
50% de la corde alors que pour un profil classique, cela se situe autour de 20%/30%.

FIGURE 3 – h est l’épaisseur maximale, l est la longueur de la corde

Il faut attendre 1939 pour voir les premiers profils laminaires mis au point grâce notamment à des méthodes
analytiques. Historiquement parlant, il est donc particuliers d’avoir un profil laminaire appliqué à un planeur aussi
tôt (construction 1966). En effet, ce sont d’abord les jets, que ce soit dans le milieu militaire ou civil/transport, qui
ont logiquement profité en premier de cette petite “révolution aérodynamique”, avant le temps ne permette une plus
large diffusion.

Un peu d’aérodynamique

Polaire, reynolds et coefficients : kézako ?

Afin de vous faire profiter pleinement du caractère exceptionnel de l’AN66B, quelques définitions s’imposent.
En aérodynamique, une polaire est une représentation graphique d’une correspondance : celle entre la vitesse de
plané stabilisée et la vitesse verticale de chute. C’est un excellent outil pour caractériser un profil et ses performances :
en effet, chaque point de la courbe donne la paire vitesse de planée (vol horizontale) et vitesse de chute (vol vertical).
Idéalement, on souhaiterait voler vite pour parcourir beaucoup de distance tout en perdant le moins d’altitude possible.
Toutefois, plus on va vite plus la traînée augmente et inévitablement, le taux chute avec (pour vous donner une
première intuition).
Plus haut, nous avons parlé des écoulements laminaire et turbulent. Une notion étroitement liée au type d’écoulement
est celle du nombre de Reynolds. Nommé en l’honneur du physicien irlandais Osborne Reynolds et de ses
travaux, ce nombre adimensionnel est défini par le rapport entre les forces d’inertie du fluide et sa viscosité. Plus vulgairement,
il nous donne une mesure de la lutte entre la viscosité et l’inertie du fluide, cette même lutte qui définit
l’apparition de tourbillons et ainsi le passage vers un écoulement turbulent. Vous trouverez la formule ci-dessous :

FIGURE 4- Importance du nombre de Reynolds pour l’exemple de la couche limite : Re augmente le long de l’aile et le régime d’écoulement change au passage du Reynolds critique

Introduisons brièvement également deux coefficients, celui de traînée (Cx ) et celui de portance (Cz ). Les deux
doivent être pris en compte lors du calcul de la traînée totale R_x = 0,5 . p . v^2 . S . C_x et celui de la portance R_z = 0,5 . v^2 . S . S . C_z . Ils sont déterminés la plupart du temps de manière expérimentale en divisant la portance respectivement la
traînée mesurée par le produit “pression dynamique X surface” (le terme 0,5 . p . v^2 . S). De cette manière, la forme et les
dimensions de l’aile/l’aéronef ainsi que leur influence sont prises en comptes “mathématiquement”. Il faut noter que
ce ne sont pas des constantes : la masse volumique de l’air, l’utilisation de dispositifs hypersustentateurs, la vitesse
sont autant de paramètres les influençant. Prenons comme valeurs références, C_z = 0,3 – 0,7 pour un avion de ligne
en vol de croisière et C_x = 0,005 – 0,010 pour une aile basique.
Pour finir, la finesse est le rapport entre portance et traînée, en anglais Lift over Drag ou L/D (utilisé sur un des
graphiques plus bas). Les coefficients définis ci-dessus se rapportant respectivement à ces deux forces, ils peuvent
aussi être utilisés pour calculer la finesse (C_z/C_x ) dans lequel cas la surface considérée doit être la même.

Précisions sur les graphiques de l’AN66

Maintenant, les définitions utiles et importantes revues, regardons les graphiques plus en détail. Pour commencer,
voici les graphiques de polaire et finesse de l’AN-66B pour différentes configurations de flaps.

On y remarquera tout d’abord un taux de chute minimale juste inférieur à 0,6 m/s pour une vitesse d’environ 23
m/s (82,8 km/h) flaps non sortis, une noble performance pour un planeur datant de 1966. Toujours en flaps non sortis
(0 degré), on observe une finesse maximale de 45 à environ 32,5 m/s (environ 117 km/h). Nous noterons également
l’influence des flaps sur la finesse et le taux de chute : sans entrer trop dans les détails, ils permettent d’adapter le
profil de l’aile aux différentes phases de vol. Lors du vol lent, dans le cas du décollage ou en thermique, un braquage
positif est utilisé afin d’augmenter le coefficient de portance C_z . À l’opposé lors du vol rapide, en transition entre les
ascendances, un braquage négatif permet au planeur d’être plus pénétrant, améliorant ainsi la finesse pour ces hautes
vitesses.

Et un planeur moderne ?

Pour terminer, quelques graphiques recensant les performances d’autres planeurs plus ou moins modernes devraient
vous permettre de constater à quel point l’AN-66B était et demeure un planeur remarquable pour son époque.
Comme comparaison, nous utiliserons les planeurs listés ci-dessous, avec leur années de construction. Ces valeurs,
ainsi que celles des prochains graphiques, sont tirées du site https ://www.cumulus-soaring.com/polars.htm L’AN-
66B si n’a donc pas à rougir avec son maximum de 45 de finesse à une vitesse d’environ 117 km/h.