Question:
Quels sont les avantages d'une aile balayée vers l'avant par rapport à une aile balayée vers l'arrière?
flyingfisch
2014-03-17 09:44:58 UTC
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Quels sont les avantages d'une aile balayée vers l'avant par rapport à une aile balayée vers l'arrière? X-29 - forward swept
Crédit image: NASA

F-86 - rearward swept Crédit d'image: Paul Maritz / Wikimedia

l'aile balayée vers l'avant se comportera plus comme une aile triangulaire à des vitesses supersoniques avec ces ailes plus petites
en un mot: peu!
il y a une liste des avions à ailes avant balayées sur wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Forward-swept-wing_aircraft
Le X-29 représentait, dans une certaine mesure, l'hubris de la part des concepteurs de systèmes de contrôle. Vous pouvez combattre la nature, mais seulement dans une certaine mesure. (Ceci est une bonne lecture du point de vue du système de contrôle: "Respect the instable", G. Stein, IEEE Control Systems Magazine, août 2003.)
Cinq réponses:
SSumner
2014-03-17 20:50:56 UTC
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Seuls quelques avions ont été construits avec des ailes balayées vers l'avant. Le plus particulièrement était le X-29, que vous avez illustré ci-dessus. La Russie / URSS en a construit un plus récemment en 1997, le Sukhoi Su-47. L'une des plus grandes revendications quant à la supériorité ou à l'avantage d'une aile balayée vers l'avant était une maniabilité accrue. Cependant, dans le cas du X-29, comme indiqué dans l ' Évaluation des qualités de vol de l'avion de recherche X-29A ,

L'instabilité élevée de la cellule conduit à de larges prédictions de maniabilité extrême. Cette perception s'est maintenue dans les années qui ont suivi la fin des essais en vol. Les tests de la Force aérienne n'ont pas soutenu cette attente. Pour que le système de commande de vol maintienne la stabilité du système dans son ensemble, la capacité d'initier une manœuvre devait facilement être modérée. Cela a été programmé dans le système de commande de vol pour préserver la capacité d'arrêter la rotation de tangage et empêcher l'aéronef de partir hors de contrôle. En conséquence, l'ensemble du système tel que piloté (avec le système de commande de vol également dans la boucle) ne pouvait pas être caractérisé comme ayant une agilité accrue particulière. Il a été conclu que le X-29 aurait pu avoir une agilité accrue s'il avait des actionneurs de surface de contrôle plus rapides et / ou des surfaces de contrôle plus grandes.

Le Su-47 était en effet un avion très maniable, capable de tirer 9 G, cependant, son prédécesseur immédiat, le Sukhoi Su-37, était capable de tirer 10 G . Il n'est donc pas clair si une aile balayée vers l'avant a un impact positif réel sur la maniabilité.

Cependant, les caractéristiques de décrochage sont très différentes. L'air a tendance à se déplacer vers l'extrémité arrière de l'aile. Sur une configuration standard (aile arrière balayée), cela se déplace bien sûr de la racine de l'aile à l'extrémité de l'aile. Sur une aile balayée vers l'avant, cependant, cela se déplace de l'extrémité de l'aile à l'aile.

Airflow characteristics of swept wings (image courtesy of wikipedia)

En conséquence, la dangereuse condition de décrochage de la pointe d'une conception à balayage vers l'arrière devient un blocage de racine plus sûr et plus contrôlable sur une conception à balayage vers l'avant. Cela permet un contrôle total des ailerons malgré la perte de portance, et signifie également que les fentes de bord d'attaque induisant la traînée ou d'autres dispositifs ne sont pas nécessaires. Avec l'air circulant vers l'intérieur, les tourbillons de bout d'aile et la traînée qui l'accompagne sont réduits, au lieu de cela, le fuselage agit comme une très grande clôture d'aile et, comme les ailes sont généralement plus grandes à la racine, cela améliore la portance permettant une aile plus petite. En conséquence, la maniabilité est améliorée, en particulier à des angles d'attaque élevés. Aux vitesses transsoniques, les ondes de choc s'accumulent d'abord à la racine plutôt qu'à la pointe, aidant à nouveau à assurer un contrôle efficace des ailerons.

En raison de la capacité du X-29 à avoir les pointes de son les ailes se penchent à des angles d'attaque élevés, le X-29 est resté contrôlable à un angle d'attaque de 67 degrés. Cependant, grâce aux progrès modernes de la vectorisation de la poussée, le F-22 Raptor est capable de maintenir un angle d'attaque de plus de 60 degrés.

Avec une instabilité inhérente et des problèmes avec des contraintes supplémentaires sur l'avion pour des gains d'instabilité modérés ou supposés mais non observés, il est peu probable que nous verrons des avions de combat avec des ailes balayées vers l'avant à tout moment dans un proche avenir. D'autres technologies ont permis des performances similaires ou améliorées sans avoir besoin de nouveaux concepts.

La maniabilité dont vous parlez ici n'est pas de pouvoir tirer plus de G, mais de pouvoir passer de 1 à G max plus rapidement. Elle est causée simplement par le centre de gravité arrière quelle que soit la conception de l'aile (les ailes balayées vers l'avant ont simplement aidé à mettre le centre de portance vers l'avant dans ce cas).
Ahhh, merci pour cette différenciation. Ce placement du centre de gravité provoque l'instabilité du pas que j'ai mentionnée
@JanHudec: Les caractéristiques aéroélastiques des ailes balayées vers l'avant augmentent tout écart par rapport à l'état coupé: si elles se soulèvent, les extrémités des ailes se tordent et augmentent le moment de tangage. Mais cela déplace maintenant le problème de contrôle vers l'arrêt du mouvement de tangage.
Et le x-29 était contrôlé par un ordinateur. S'il n'y avait pas d'intenses systèmes informatiques surveillant et ajustant chaque surface de contrôle CONSTAMMENT, il planterait et brûlerait assez rapidement.
Cette conception a-t-elle été utilisée dans des systèmes automatisés, comme des drones? Il me semble que s'il faut un ordinateur pour stabiliser l'avion, les avantages d'une maniabilité étendue pourraient en fait être récoltés si l'avion était entièrement contrôlé par ordinateur.
@jedd.ahyoung - pas AFAIK. Les drones construits jusqu'à présent ont été principalement destinés à la reconnaissance et à l'attaque à distance, des zones où la maniabilité n'est pas du tout très importante
Très bonne réponse! Une petite remarque. Le prédécesseur immédiat du Su-47 est le Su-27, à partir duquel cette conception a évolué en tant que futur avion naval, et non le Su-37, la dernière version avec vecteur de poussée. À l'époque, il n'y avait pas de vecteur de poussée, donc le Su-27 n'était pas aussi maniable que le Su-47 était censé l'être. De nos jours, la vectorisation de la poussée permet une plus grande maniabilité et une plus grande contrôlabilité avec la conception classique des ailes, ce qui a rendu la conception des ailes balayées vers l'avant peu pratique.
Peter Kämpf
2015-02-23 22:45:43 UTC
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Avantages:

  • Le passage du longeron d'aile peut être placé à l'arrière de la cabine, de sorte que la hauteur de la cabine peut être augmentée. Ceci est important pour les avions de la taille d'un avion d'affaires.
  • La couche limite aux extrémités n'est pas affectée par l'aile intérieure. La contrôlabilité peut être maintenue jusqu'au décrochage.
  • Les effets aéroélastiques augmenteront les commandes de contrôle. Cela rend la cellule très réactive.

Cependant, ils sont directement liés à ces inconvénients:

  • Le décrochage se produira d'abord à bord, ce qui entraînera un cabrer. Si la queue ne peut pas compenser, le décrochage est irrécupérable.
  • Les effets aéroélastiques encourageront le flottement. Si la vitesse de flottement s'avère trop faible, l'aile doit être rendue plus rigide, ce qui entraîne une augmentation de poids.

Ces deux inconvénients l'emportent facilement sur les avantages de la plupart des conceptions. La première conception à balayage vers l'avant, les Junkers 287, nécessitait un transfert d'aile massif et forgé pour plus de rigidité. La maniabilité était excellente, mais les performances globales étaient médiocres.

Ju-287 with tufted wings and rockets below the wing engines

Ju-287 avec des ailes tuftées et des fusées sous les moteurs d'aile. Le trépied devant la verticale tient une caméra carénée pour l'observation en vol des touffes. (image source)

Si elle est combinée avec un empennage en T, la position arrière de la racine d'une aile balayée vers l'avant garantira que l'empennage est dans le sillage de la racine de l'aile à un angle d'attaque élevé, ce qui peut entraîner un décrochage profond.

Les meilleures ailes balayées vers l'avant se trouvent dans la nature: les oiseaux balayeront leur aile pourboire s'ils veulent monter et créer beaucoup d'ascenseur. Surtout pour les atterrissages courts, l'aile en avant est idéale lorsque les jambes sont au sol au moment du décrochage de l'aile.

Un aéronef aux ailes en flèche et sans lessivage ni lavage se cabrera lorsqu'il cale, que les ailes soient balayées vers l'arrière ou vers l'avant; pour les aéronefs balayés vers l'avant, cela est dû au décrochage des racines en premier (comme vous le faites remarquer), tandis que pour les aéronefs balayés vers l'arrière, c'est parce que les _wingtips_ calent en premier.
@Sean; Oui. Lisez tout à ce sujet [ici] (https://aviation.stackexchange.com/questions/47833/why-do-delta-wings-generate-less-lift-at-a-particular-angle-of-attack-compared- t / 47841? r = Résultats de la recherche & s = 1 | 87.8840 # 47841).
Robert
2014-03-18 21:32:34 UTC
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Pour un aperçu du manuel: http://www.desktop.aero/appliedaero/potential3d/FSW.html

Notez que le Hansa Jet était en fait un avion de ligne de production en utilisant l'aile balayée vers l'avant, et 2 types de planeurs que je volais régulièrement avaient également des ailes balayées vers l'avant (pour des raisons de visibilité: Schleicher Ka7 et Ka13).

R.

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Ce serait bien si vous copiez les points clés de l'article lié dans le texte.
L'aile avant balayée dans les planeurs biplace est principalement de placer le pilote arrière au centre de gravité, de sorte que l'avion puisse être piloté par un seul pilote sans ajouter de lest. Une meilleure visibilité n'est qu'un effet secondaire agréable.
Le lien est mort maintenant.
rotula
2014-11-04 13:13:52 UTC
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De plus, la Zlin 142 a une aile balayée vers l'avant.

Pas pour des raisons aérodynamiques, mais pour placer les pilotes au centre de gravité et le longeron derrière eux.

Urquiola
2015-02-23 05:22:11 UTC
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Les planeurs Blanik L-13 et Scheibe Bergfalke avaient des ailes en avant, il semble que cela aide à ajouter de la liberté dans le réglage du centre de gravité par rapport au centre de pression et au placement des pilotes. Les avantages des ailes balayées vers l'avant peuvent être principalement dans la plage de vitesse lente, le décollage et l'atterrissage. Je ne suis pas trop sûr que le Ju-287 soit un échec, il y a des rapports selon lesquels il a atteint 1'000 km / h entre les mains des Soviétiques, c'est bien pour un bombardier, mais le développement du concept a été interrompu, ils ont peut-être rencontré de gros problèmes. Un avion américain sans queue de la fin des années 40 a utilisé cet arrangement, NASA / NACA, le dépôt de Cranfield a des documents à ce sujet, des vidéos YouTube existent également



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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