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Ailes

Où l'on détermine toutes les caractéristiques d'une aile : longueur, largeur, emplacement, dièdre, flèche, gouvernes...

Dans cet article, une aile est créée à partir de données géométriques relevées sur un plan. Ce plan doit être celui de l'aile : si on utilise un plan "vue de dessus" de l'avion et que l'aile présente un dièdre (= donc si elle n'est pas horizontale), les relevés seront d'autant plus faux que le dièdre est important. Cependant, pour un dièdre de quelques degrés, et en absence de données plus précises qu'un plan 3-vues sur une feuille A4, l'effet du dièdre peut être négligé.

Principes

Plane-Maker utilise des éléments géométriques simples pour constituer une aile : une aile complexe est obtenue en utilisant plusieurs éléments simples.

Globalement, tous les éléments d'aile sont créés de la même manière. Cependant, ils sont répartis en quatre catégories :

  • Wing: ailes principales = quatre éléments par demi-aile (créer un élément de l'aile droite crée automatiquement le même élément sur l'aile gauche).
  • Horiz stab: empennage horizontal = un seul élément (le symétrique est automatiquement créé avec le dièdre spécifié).
  • Vert stab: empennage vertical = deux éléments indépendants.
  • Misc Wings: éléments d'aile divers = 20 éléments supplémentaires à disposition pour compléter les Wings, Horiz et Vert Stab.

Une case à cocher permet d'inverser leur géométrie selon que leur position prévue est du côté droit ou gauche de l'aile.
Cette case à cocher ne change pas la valeur de "lat arm", il faut manuellement y ajouter un signe "moins".
Un misc-wing n'est pas obligatoirement raccordé à une aile, il peut être indépendant.

Anatomie d'un élément d'aile

Un élément d'aile est partagé en tranches, dont le nombre est défini par l'utilisateur et compris entre deux et dix.


La largeur des tranches n'est pas modifiable, parce qu'elle est le résultat de la division de la largeur de l'élément d'aile par le nombre de tranches désirées.

Chaque tranche peut recevoir, par le biais de cases à cocher, des équipements tels que gouvernes, volets, becs, ailerons..., dont les dimensions sont préalablement rentrés dans le menu Standard, fenêtre Control geometry. Le système est commode, mais dans certains cas, manque de gouvernes disponibles.

Les tranches sont aussi utilisées pour courber bords d'attaque et de fuite d'un élément d'aile. Ceci est particulièrement commode pour créer, en un seul élément, les extrémités d'ailes de bon nombre d'avions. Équiper cet élément en gouvernes est toujours possible, mais vos gouvernes suivront la géométrie des tranches, ce n'est peut-être pas très réaliste visuellement.

Chacune de ces tranches peut avoir un calage différent de celui de ses voisines. La valeur fournie dans le champ "incidence" n'est pas le calage moyen de la tranche, mais une donnée qui permet de le déterminer. Le calage entré dans le champ "incidence" sera pratiquement confondu avec le calage moyen si la variation de calage tout au long de l'aile est constante. Sinon, le calage moyen est aussi influencé par les calages des tranches voisines (page Constatations incidences).


Nota : Incidence, ou calage ? Pour être précis, il faudrait plutôt parler de calage. Le calage est une donnée de construction (angle que fait la corde de l'aile avec l'horizontale), alors que l'incidence est une donnée en rapport avec l'aérodynamique (angle que fait la corde de l'aile avec la direction du vent relatif). Plane-Maker demande le calage par construction de chacune des tranches constituant les ailes, même si la ligne dans laquelle ces calages sont entrés, s'appelle "incidence".

Créer un élément d'aile

Pour activer un élément d'aile, choisir une valeur différente de zéro pour sa valeur "semi-length".



Chaque élément d'aile est caractérisé par les paramètres :

  • semi-length:longueur de la droite qui passe par les points situés au quart avant de la corde d'emplanture et de la corde d'extrémité
  • root chord:longueur de la corde à l'emplanture l'emplanture est parallèle à l'axe longitudinal de l'avion
  • tip chord:longueur de la corde à l'extrémité l'extrémité est parallèle à l'axe longitudinal de l'avion
  • sweep:angle que fait la demi-longueur avec l'axe latéral de l'avion, positif vers l'arrière, négatif vers l'avant.
  • dihedral:dièdre = angle en degrés que fait l'élément d'aile par rapport à l'horizontale (0° = aile horizontale / valeurs positive = aile vers le haut / valeurs négatives = aile vers le bas).
  • long arm, lat arm et vert arm:position du point au 1/4 avant sur l'emplanture de l'élément d'aile.

Dans le cas d'une aile complexe, le positionnement de l'élément est facilité par la liste déroulante "Snap to", qui permet de rattacher l'emplanture de l'élément actuel à l'extrémité de l'élément choisi dans la liste.

Nota : il semblerait, pour les misc-wings, qu'on ait le choix de les rattacher uniquement aux "right wings" ou à un autre misc-wing. Peut-être s'agit-il d'un bug. Il n'est pas difficile, une fois le misc-wing rattaché à l'aile droite, d'en déduire la position de son alter ego sur l'aile gauche.

Créer l'aile

Voici un exemple d'aile, sur lequel figure un becs hypersustentateur, un volet et un aileron. L'approche décrite se base sur la prise en compte des gouvernes dans le découpage de l'aile en éléments d'aile, mais il est tout à fait possible de n'utiliser que la géométrie de l'aile, et de chercher ensuite à positionner au mieux les gouvernes en jouant sur le nombre de tranches des éléments d'aile.



Dans cet exemple, l'avion est vu de dessus, et son nez est en haut : il faut tracer une droite parallèle à l'axe longitudinal de l'avion, à chaque fois qu'un changement de géométrie, ou une extrémité de gouverne, est trouvé. L'extrémité de l'aile, qui est arrondie, compte pour un seul élément, et bénéficiera d'un traitement particulier décrit plus loin dans cet article. Ces parallèles définissent les éléments d'aile.

Créer un élément d'aile, à chaque fois qu'on rencontre une extrémité de gouverne, permet de respecter avec précision leur position. Dans un élément d'aile, il est possible de disposer des gouvernes différentes au rythme d'une par tranche, mais la précision de leur emplacement dépend du nombre de tranches. Même au nombre de tranche maximum, il est fort possible que l'extrémité des tranches, ne coïncide pas avec la position de l'extrémité des gouvernes sur l'avion réel, mais cela permet d'économiser des éléments d'aile.

Les parallèles qui viennent d'être tracées délimitent les éléments d'aile. Pour chacune de ces parallèles, placer un point au premier quart, par rapport au bord d'attaque. C'est par ce point que passera la droite "semi-length". Tout au long de cet article, cette droite sera nommée la droite semi-length.



Cette méthode implique que des gouvernes sont présentes sur plusieurs éléments d'aile consécutifs : cela peut poser un problème, dans la mesure ou les dimensions des gouvernes sont exprimées en fonction des longueurs des cordes d'emplanture et d'extrémité d'un seul élément.



Arrondir un élément d'aile

Il faut déjà avoir choisi le nombre de tranches désiré, et défini les cordes d'emplanture et d'extrémité, comme s'il s'agissait d'un élément d'aile ordinaire. Plus il y aura de tranches, plus l'arrondi sera optiquement satisfaisant.

Dans le cadre "ELEMENTS SPECS", cocher la case "Customize chord" remplace l'équipement en dispositifs aérodynamiques, par des couples de coefficients, répartis sur deux lignes. Ce n'est qu'une nouvelle fenêtre, il est toujours possible de mettre des gouvernes sur cet élément.

La première ligne concerne les longueurs de corde, la seconde leur position. Chaque colonne correspond à une corde intermédiaire



L'extrémité de l'élément n'est que grossièrement arrondie, la faute revenant à la largeur fixe des tranches : pour remédier à ce petit défaut, utiliser le nombre maximum de tranches, ou jouer avec deux éléments d'aile au lieu d'un.

Les paragraphes et l'illustration concernant les dimensions mathématiques de l'extrémité d'aile, sont provisoirement retirés, le temps de procéder à vérification.

Pour exemple

Voici les données de l'aile qui illustre cet article :




Un dièdre de 2° a été appliqué à toute l'aile.

Ceci n'est qu'une illustration : l'aile décrite n'a jamais volé...

Misc Wing 3 et 4 ont six tranches, tous les autres éléments en ont deux.

Pour les Misc Wings qui sont sur l'aile gauche, en plus de cocher la case "This wing is on left side", ajouter un signe moins à Lat Arm.

Attribution des profils

Le profil est la forme qu'on obtient quand on effectue dans l'aile une coupe parallèle à son sens de déplacement. En plus simple, il s'agit de sa coupe transversale.

Plane-Maker est fourni avec 23 profils d'aile couvrant des besoins classiques.

Si le respect du profil d'origine est capital, alors c'est par lui qu'il faut commencer la recherche d'information. Cette recherche nécessite d'apprendre les rudiments d'aérodynamique appliqués aux ailes, et à se servir d'Airfoil-Maker (l'outil de X-Plane servant à créer ou modifier les caractéristiques d'un profil d'aile), afin de savoir modéliser le profil à partir des renseignements trouvés.

Cette approche évitera d'avoir passé des heures de modélisation sous Plane-Maker, et d'être coincé parce que les données du profil n'existent plus ou sont classées top-secret.

Sinon, changer le profil d'une aile étant facile avec Plane-Maker, rien n'empêche de prendre un profil ressemblant dans la liste, et une fois le projet terminé, de se documenter plus sérieusement sur le profil réel, pour le modéliser. Il pourrait y avoir quelques ajustements à prévoir dans les textures et les formes qui jouxtent l'aile.

Entrer dans la fenêtre d'attribution des profils : menu Expert option Airfoils.

Cette fenêtre donne accès à tous les éléments recevant des profils, par l'intermédiaire d'onglets. Si un élément d'aile existe, alors le cadre correspondant affiche des données, sinon le cadre reste vide


Dans ces cadres, il y quatre lignes vides précédées chacune d'un petit bouton carré : cliquer sur le carré ouvre le dossier contenant la bibliothèque de profils, et cliquer sur le profil désiré, l'affecte immédiatement à l'élément d'aile. Difficile de faire plus simple...

Les deux lignes de gauche concernent l'emplanture, les deux lignes de droite concernent l'extrémité.

Il faut fournir deux profils pour l'emplanture d'un élément d'aile, et deux profils pour l'extrémité. Ces deux profils peuvent être différents, et sont utilisés à un nombre de Reynolds différent : une interpolation linéaire est effectuée entre les deux profils, en fonction de la vitesse de l'aéronef. Cette subtilité n'étant exploitable que par les ingénieurs ou les initiés, une bonne approche consiste à mettre le même profil dans les cases Hi Re et Lo Re, sans se poser plus de questions.

Les différence des profils d'extrémité et d'emplanture est aussi prise en compte dans le comportement aérodynamique de l'élément d'aile.

Eléments de contrôle de vol

(en cours de rédaction) ailerons, volets, becs, aérofreins... dimensions géométriques. variations d'incidence, de dièdres ou de flèche (menu Expert option Airfoils, 8.20 : 3 cases à cocher - 8.40 : 4 cases à cocher)

Texturage

(en cours de rédaction) texturages : explication en quelques lignes (c'est pas compliqué )