Flexop gagne en portance. Le DLR allemand vient d’annoncer début juillet qu’il effectuait des tests sur deux concepts d’aile, l’une à contrôle actif et l’autre flexible, dans le cadre de ce projet européen lancé en 2015 dans Horizon 2020. Après avoir été soumis à des essais vibratoires au sol à l’Institut d’aéroélasticité du DLR à Göttingen (Basse-Saxe), ils doivent être testés en vol au second semestre de cette année.

Avec ces deux concepts, le DLR concoure donc à atteindre les objectifs de Flexop (Extension de l’enveloppe de vol sans vibrations aéroélastiques pour l’amélioration des performances économiques). Ceux-ci sont au nombre de trois, à savoir la conception de nouveaux designs d’ailes plus efficaces et plus légères, l’amélioration de la modélisation et du contrôle du comportement aéro-servo-élastique et le développement d’un démonstrateur à coût abordable grâce à une approche multidisciplinaire. Ces travaux, menés sous la coordination du MTA SZATKI (Institut d’informatique et de contrôle de l’Académie hongroise des sciences), doivent contribuer à renforcer la compétitivité de l’aviation européenne (thème MG-1.1-2014 d’Horizon 2020).

Aile active

Qualifié d’aile flottante (« flutter wing ») par le DLR, le premier concept s’apparente à une aile conventionnelle d’avion commercial en composites renforcés de fibres de carbone, mise au point par l’université technique de Munich. La principale innovation se situe dans l’intégration d’un système de contrôle actif, développé par l’Institut de dynamique et de contrôle des systèmes du DLR à Oberpfaffenhofen (Bavière).

Ce dispositif permet de modifier la configuration des surfaces mobiles en fonction des forces exercées par le flux d’air. Les volets extérieurs servent ainsi « d’amortisseurs » pour limiter les vibrations et les déformations aéroélastiques (ou flottement) et éviter toute rupture mécanique au niveau de la voilure. L’aile est ainsi à même d’évoluer dans un état de flottement qui serait dangereux pour un design conventionnel.

Pour Gertjan Looye, coordinateur des activités du DLR pour ce projet, « le contrôle actif augmente considérablement les possibilités de conception beaucoup plus légère ». Il doit aussi permettre d’augmenter l’allongement des ailes et donc d’améliorer la finesse de la voilure. Comme le résume Bálint Vanek, chef de projet du MTA SZATKI, qui travaille sur un autre système de contrôle en parallèle : « Une telle aile pourrait permettre de transporter 20 % de fret en plus ou d’utiliser 7 % de carburant en moins. »

Vu d’artiste du drone qui servira aux essais en vol. © Flexop

Aile flexible

Le deuxième concept, décrit comme une aile aéroélastique (« aeroelastic wing »), est issu d’un partenariat entre l’Institut d’aéroélasticité du DLR et l’université de technologie de Delft aux Pays-Bas. Il s’agit d’une aile fabriquée en composites renforcés de fibres de carbone avec structure en couches, « optimisée et non-conventionnelle », qui lui confère des propriétés mécaniques spécifiques.

L’aile aéroélastique est ainsi capable de résister à des charges bien plus élevées qu’une voilure classique, tout en offrant un niveau de stabilité comparable, à en croire l’institut de recherche aéronautique allemand. Comme le résume Yves Govers, directeur des essais du DLR à Göttingen : « Sous charge, la nouvelle aile ne se plie pas seulement, elle se tord aussi beaucoup plus que les ailes d’aujourd’hui. » Enfin, cette configuration et l’utilisation de composites doivent surtout permettre un gain de masse conséquent, de l’ordre de 20% par rapport à une aile conventionnelle.

Une fois les essais de vibrations achevés, l’objectif est donc de passer aux essais en vol avant la fin de l’année à Oberpfaffenhofen. Les deux concepts seront montés tour à tour sur un drone spécialement développé par l’industriel autrichien FACC et équipé en conséquence. Celui-intègre ainsi six accéléromètres et douze gyromètres, ainsi que des caméras pour observer les déformations de la voilure. Les données recueillies permettront de valider les modèles mathématiques préétablis et de faire monter en maturité les différents concepts de Flexop.

Fin de parcours

S’il restera donc du travail, ces essais en vol constitueront tout de même un jalon les plus importants de Flexop et probablement l’un des derniers. Les concepts ne devraient pas aller au-delà d’un TRL 3-4, c’est-à-dire la mise en place d’une preuve de concept (PoC) et sa validation. Le projet doit normalement s’achever au 30 novembre prochain. C’est plus que prévu lors du lancement du projet en juin 2015, qui prévoyait une durée initiale de 42 mois avec un budget de 6,7 millions d’euros entièrement financé par Horizon 2020.

Outre le MTA SZATKI, le DLR, l’université de Munich, l’université de technologie de Delft et FACC, le consortium Flexop comprend cinq autres membres : Airbus Defence & Space et l’université technique de Rhénanie-Westphalie en Allemagne, Airbus Limited et l’université de Bristol au Royaume-Uni, et enfin INASCO en Grèce. Charge désormais à l’un d’entre eux de continuer à faire vivre ces recherches et de les porter à l’étape suivante (TRL 5-6), qui nécessitera une validation en environnement réel.