STRUCTURE DE L'AILE D'AVION

L’aile  est un élément très important pour les appareils « plus lourds que l’air », dont la sustentation est assurée grâce à une voilure fixe ou tournante (rotor d’hélicoptère). On va s’intéresser  aux aérodynes à voilure fixe (avion, planeur). La sustentation de ces aérodynes est principalement assurée par les 4 forces aérodynamiques.

L’aile (la voilure) est la partie des avions qui transforme la vitesse de l’avion (poussée) en force de portance qui permet le vol.

Les ailes d’avion peuvent être implantées dans le fuselage (partie cylindrique de l'avion sur lequel est accueillie la charge utile       -Payload en anglais-) et doit répondre à un compromis : d’efficience aérodynamique, volume et être en mesure de protéger la cargaison des éléments extérieurs à trois niveaux différents : aile haute, aile médiane et aile basse.

L'AILE HAUTE:

L'aile est placée sur la partie supérieure du fuselage, ce qui gène la visibilité de l'équipage vers le haut . Ce type d'aile est plus courant sur les multimoteurs (plusieurs moteurs).

Les avion à aile haute sont des avions commerciaux ou bien des avions spécifiques pour le transport, ces avions à voilure haute possèdent un train d'atterrissage au fond du fuselage. Cela permet plus d'espace autour pour faciliter le chargement et le déchargement.

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         Avion transport militaire A400M                                   Modèle                          

 

L'AILE MÉDIANE:

L'aile est placée au milieu du fuselage dans une position intermédiaire entre l'aile haute et l'aile basse. Configuration fréquentée chez les bombardiers de la deuxième guerre mondiale et par la suite chez les chasseurs à réaction à aile droite.

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            Bombardier Boeing                                             Modèle      

 

L'AILE BASSE:

L'aile monoplan est implantée au bas du fuselage de l'avion, ce qui permet de dégager le champ de vision du pilote et de concevoir un train d'atterrissage plus court et donc plus léger. Par contre dans une configuration bimoteur, les moteurs étant dans les ailes, le diamètre des hélices doit être réduit. C'est la configuration la plus courante des monomoteurs, qui n'ont pas ce problème. 

Ceci facilite l'accès au moteur mais oblige a avoir un train d'atterrissage plus grand, cette aile est la plus utilisée pour les avions commerciales pour être en mesure d'accueillir le plus grand nombre de passagers.

 

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Avion commercial a aile basse


 

 

STRUCTURE INTERNE DE L'AVION

Cette structure doit affronter les contraintes imposées par le vol (portance, trainée), toute aile est constituée de :

 

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1) Emplanture : L’emplanture est la jonction de l’aile au fuselage et sert d’attache pour les  longerons. La jonction est le moyen qui permet de transmettre les charges aérodynamiques au fuselage

2) et 3) : Caisson de torsion : La caisson de torsion est formée par des longerons  (2 : colonne vertébrale de l’aile) et des nervures  (3 : côtes)

Les nervures supportent les revêtements supérieur (extrados) et inférieur (intrados) et transmettent les charges aérodynamiques aux longerons. Les longerons et nervures seront généralement réalisés en métal

4) Bord d’attaque : Bord avant

5) Bord de fuite : Bord arrière

6) Saumon : est le nom donné à la partie de l'aile qui est plus éloignée du fuselage, d'un avion à voilure fixe. Des feux de position sont intégrés dans les saumons. Le feu de couleur verte correspond à la partie droite de la voilure, et le rouge à la partie gauche de la voilure

   

LE REVÊTEMENT DE L'AILE:

La partie extérieure de l'aile qui recouvre la structure interne est appelé revêtement, dont les materiaux peuvent être comme celui du fuselage; en toile, en bois, en tôle ou en composite.

 a)La toile :

Le revêtement en toile est le plus souvent en toile de lin ou de coton. 

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b) Le bois :

Le revêtement en bois est constitué de feuilles de contreplaqué.

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 c) La tôle :

Le revêtement en tôle mince provient d'un alliage léger.

Il s'agit en général de duralumin (Aluminium 93%, Cuivre 5%, Magnésium 1%, Manganèse 1%).

Toutefois, si les avions métalliques font beaucoup appel aux alliages légers pour gagner du poids, ils utilisent aussi les aciers spéciaux les plus durs pour les pièces maîtresses soumises à de grands efforts.

Le revêtement en métal ou en contreplaqué est dit revêtement travaillant, parce qu'en plus de son rôle de couverture destinée à faciliter l'écoulement fluide aérodynamique, il participe à la solidité et à la rigidité de l'ensemble.

Ainsi, une aile est définie par son profil qui est une section de l'aile coupée parallèlement au plan de symétrie de l'avion.

Le profil est aussi le dessin du contour de l'aile coupée parallèlement à l'axe du fuselage .

Les profils d'aile sont répertoriés par les services techniques et les différents constructeurs (en Allemagne : GOETTINGEN, aux U.S.A. : NACA puis en 1958 NASA, en France : Aérospacial, etc...)

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d) Le composite :

Le revêtement sur les avions récents (surtout avions commerciaux) peut être aussi constitué de matières composites à base de résine.

On trouve, par exemple, des ailes en carbone.

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SURFACES MOBILES:

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Comme on peut l'observer sur cet image, on dénote la présence de nombreuses parties différentes sur la structure qui se caractérisent par sa mobilité.  

Tous ces ailerons (ou winglets), volets, flaps (dispositifs favorisant la portance) et spoilers permettent le contrôle aerodynamique de l'avion. Ils modifient le poids de chaque force aerodynamique lors de son usage, en effet ces surfaces mobiles permettent de gerer la portance et la trainée.

 

BILAN

Après avoir étudié la structure  (interne et externe) de l'aile d'avion on peut arriver à la conclusion que celle-ci n'a pas seulement la fonction de maintenir la portance lors du vol et résister les contraintes des forces aerodynamiques (flexion, torsion), sinon qu'elle doit tout de même aboutir plusieures fonctions primordiales pour le vol de l'avion.

Tout d'abord elle fournit le contrôle de l'avion, les manoeuvres (virage, aterrissage,...) sont effectués avec les ailes. De plus elle collabore au décollage de l'avion a l'aide de dispositifs mobiles qui permettent augmenter la portance (flaps).  Elle integre les moteurs qui créent la propulsion et la transmettent a l'ensemble de l'avion. Héberge le carburant, ceci permet de ne pas alterer le centre de gravité de l'avion.

Mais aussi elle integre des lumières de signalisation tels que les lumières de navigation et elle est le support pour les sorties d'urgence, car les ailes doivent resister au poids des passager en cas d'urgence.

 

Cette structure est commune aux ailes d'avions mais parcontre il existe des geométries differentes. Pour découvrir les differents types d'ailes cliquez ici!  fleche-suivant.png

 

   

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 



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Date de dernière mise à jour : 22/02/2012

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