UE 3P022 : Projet sur les ailes d'avion

Amélie Corbi (chef de projet) _{(amelie.corbi@etu.upmc.fr)}

Charlotte Jacquemont _{(charlotte.jacquemont@etu.upmc.fr)}

Roxane Atchekzai _{(roxane.atchekzai@etu.upmc.fr)}

Julien Rozet _{(julien.rozet@etu.upmc.fr)}

L’objectif de ce projet est d’étudier les phénomènes physiques affectant les ailes d’avion —notamment les forces mises en jeu, les coefficients de traînée et de portance associés à une aile donnée— afin de comprendre pourquoi certains profils d’aile fonctionnent mieux que d'autres dans certaines conditions (c.à.d. par rapport à certains critères de portance, traînée, stabilité, maniabilité, etc..)

Nous nous placerons dans le cadre de différents modèles de la mécanique des fluides : modèle d’Euler (fluide parfait), équations de Navier-Stokes pour tenir compte de la viscosité (on s’aidera de solutions numériques). Nous étudierons si possible des cas limites en prenant en compte la compressibilité de l’air, par exemple pour travailler avec des simulations numériques sur des profils d’aile delta d'avions supersoniques. Nous pourrons aussi étudier d’autres paramètres comme la surface de l’aile (lisse, avec des cannelures, des volets).

Dans un premier temps, nous travaillerons sur des profils géométriques de base (par exemple un profil en forme de triangle isocèle) avec des simulations numériques et des tests en soufflerie. Puis, nous verrons des profils plus complexes semblables à ceux utilisés dans l’aviation. Nous prévoyons de produire les modèles réduits d’aile avec une imprimante 3D et éventuellement, construire une soufflerie. Enfin, on pourra comparer les résultats des simulations et ceux des expériences.

Les productions attendues seront les résultats des simulations numériques, la cohérence des tests de modèles en soufflerie par rapport aux simulations ; ces résultats permettront d’aboutir à un article.

Début : 13/01/16
Fin : 15/04/16

(Voir: diagramme de Gantt associé au journal de bord)

• Réunion de l’équipe toutes les semaines
• Les rôles 'de groupe' (animateur, scribe, secrétaire, intendant) tournent toutes les 3 semaines.

• Plaque de plexiglas: 30 euros
• rivets: 4 euros
• pales d'aéromodélisme: 5.55 euros
• PVC: 35.92 euros
• Impression 3D et découpe laser au PMCLAB: 20 euros

Total: 95.47 euros

• Logiciels de simulations numériques : Mecaflux(payant), Mathematica, CodeSaturn(?)
• Logiciel de modélisation 3D pour imprimante 3D : Solidworks
• Logiciel de dessin vectoriel: Inkscape

• Soufflerie (empruntée à la Plateforme Expérimentale de Physique L1)
• Manomètre à glycérol et dynamomètres (empruntés à la Plateforme L1)
• Manomètre électronique (emprunté à la Plateforme Expérimentale de Physique L3)
• Gouvernes aéronautiques (empruntées à la Plateforme L1) : pour tester le matériel de mesure et la soufflerie, et préciser le protocole expérimental
• Poulie, câble et support (empruntées à la Plateforme L1) : liés à l'utilisation du dynamomètre

• Imprimante 3D (utilisée au PMClab) : pour faire les modèles réduits d'ailes d'avion, et éventuellement fabriquer un rotor pour construire une soufflerie plus grande que celle fournie par la Plateforme L1
• Roulement à billes (à demander au PMClab) : pour améliorer les mesures au dynamomètre
• Rail/double rail (à construire au PMClab) : pour améliorer les mesures au dynamomètre

• Avec la nouvelle soufflerie

• Avec la strioscopie

Schéma: Test du dispositif avec une flamme de briquet:

Mécanique des fluides, Sakir Amiroudine, Jean-Luc Battaglia, éd. Dunod, 2011

Ce que disent les fluides, Etienne Guyon, Jean-Pierre Hulin, Luc Petit, éd. Belin 2011

Aviation, H.Guyford Stever, James J. Haggerty, collections Time-life 1970

Continuum mechanics using Mathematica, Antonio Romano, Addolorato Marasco, Second Edition, Birkhäuser

Mécaniques des fluides, polycopié de cours 2015, Emmanuel Plaut

Quand les maths donnent des ailes, Quentin Agren, images.math.cnrs.fr

Nous avons également contacté Jean-Camille Chassaing, chercheur à l’institut Jean LeRond d’Alembert au sein de l’équipe MPIA (Modélisation Propagation et Imagerie Acoustique).