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

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.

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.

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

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.

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 ?

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.

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)

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.

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

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

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).

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...

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.

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.

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

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.

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.

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 ?

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

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.

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!

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...

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

Berndt Kohler a dessiné des catas avec des plans anti Vortex.

ikarus342000.com[...]els.htm