Les profils du SYMETRIX

Les profils du SYMETRIX
Thierry Platon

Dans ce chapitre nous présentons les profils utilisés sur le SYMETRIX, et dans l’épisode suivant nous proposerons un petit tour plus général dans l’univers des profils symétriques. Mais avant d’aborder ces sujets, voici un petit outil bien utile pour estimer en fonction des caractéristiques de votre planeur, le « Reynolds de vol » à prendre en compte pour le choix d’un profil.

Profil et Reynolds de vol

Le nombre de Reynolds (Re) qui caractérise l’écoulement aérodynamique autour d’une portion d’aile est un paramètre essentiel à connaître lorsqu’on choisi un profil.

Re = 70 x V x C avec V en m/s et C= corde en mm

Un profil peut en effet avoir un comportement tout à fait satisfaisant à faible Reynolds mais ce comportement peut devenir très décevant à fort Reynolds , ou inversement. Les polaires d’un profil doivent donc être établies et analysées dans la plage de Reynolds correspondant au domaine de vol (vitesse) et à la corde du profil.

Le tableau Excel Re= f(Cz) permet un calcul rapide du nombre de Reynolds en fonction du Cz du profil . Ce tableau tient aussi compte des paramètres propres au planeur : charge alaire, allongement, dimension de la corde.

Pour estimer la plage de Reynolds de vol nous avons l’habitude de calculer le Re minimum à Cz=1 et le Re maximum à Cz=0.15 ou 0.1 . Ce n’est peut-être pas la méthode la plus précise mais cette approche semble bien suffisante. Une précision de 10% ou 20% convient largement pour faire des comparaisons et des choix de profils.

Dans le cas du SYMETRIX (charge alaire= 70g/dm², allongement=15, corde emplanture=385mm, corde saumon=140mm) notre tableau Excel donne les résultats suivants :

Emplanture	Re max ≈800000	Re min ≈ 300000
Saumon	Re max ≈ 300000	Re min ≈ 100000

Les profils du SYMETRIX

Le choix des profils a été dicté par 2 objectifs principaux :

faire sensiblement mieux que le F-CIEL en terme de vitesse de vol et d’amplitude des figures (le F-CIEL utilise une combinaison de profils SB95 11.5/2, SB97EP, TPCIEL-S)
se rapprocher le plus possible des performances de Ritz 1.30.10 (soit Cx min=0.0054 à Re=800000).

Ce profil à faible courbure est utilisé sur le SWIFT d’Andreas Fricke… et Andreas gagne la plupart des concours auquel il participe !!!)

2 autres critères ont également été pris en compte :

être capable de bons déclenchés sans étouffement et si possible sans avoir à supprimer le couplage profondeur=>volets ni à relever les volets
avoir un meilleur taux de roulis que le F-CIEL

Après quelques hésitations entre plusieurs options, nous avons finalement opté pour la combinaison de profil TP28L à l’emplanture et TP28S au saumon

TP28L (Coordonnées au format DAT)

Lorsqu’on choisit un profil d’emplanture, il convient en premier lieu d’en définir l’épaisseur. Celle-ci est en effet un paramètre déterminant pour la résistance structurale de l’aile. Ayant déjà expérimenté un profil à 11.5% d’épaisseur sur un planeur de 4m30 d’envergure (SB95 11.5/2 sur le F-CIEL), nous savions que la dimension généreuse de la corde d’emplanture du SYMETRIX (385mm) nous permettait d’envisager sans problème l’utilisation d’un profil plus mince, 10% d’épaisseur voire même un peu moins paraissait une bonne valeur.

Notre idée première a été de reprendre un des profils déjà utilisés par nos prédécesseurs sur ce genre de planeur. Malheureusement l’études de leurs polaires a montré que ceux-ci étaient soit trop peu performants (WORTMANN), soit mieux adaptés à des planeurs plus petits (E168 10% et MG05).Le Cx minimum de ces profils ne leur permet pas de concurrencer Ritz 1.3010.aux Reynolds élevés (Re=800000)

Parmi les profils connus 2 d’entre eux paraissaient correctement placés en terme de Cx à Reynolds élevé : NACA010 et SD8020. Malheureusement sur SD8020 l’efficacité des volets semble bien piètre (Δα faible et forte traînée des volets), quant à NACA010 si son Δα est un peu meilleur c’est au détriment d’une traînée de volet encore plus élevée. D’où l’idée de développer notre propre profil.

TP28L propose donc un compromis. Ce profil est caractérisé par un faible Cxmin ( à Re= 800000 comme à Re=300000 son Cx est meilleur que celui de Ritz 1.30.10). Son Czmax est plutôt élevé pour un profil symétrique et, sans être extraordinaire, son efficacité aux volets semble tout à fait honorable. Son épaisseur max. est de 9.56%.

Voici une comparaison des polaires de TP28L (avec et sans volet) avec celles de Ritz1.30.10.

Comparaison TP28L / Ritz 1.30.10

A Re=800000 TP28L présente un meilleur Cx minimum (Cx= 0.0052 au lieu de 0.0054). Par ailleurs en utilisant des volets le comportement à fort Cz est meilleur que celui de Ritz1.30.10 en lisse.

A Re=300000 les constatations sont identiques: les Cx minimum sont équivalents, mais dans le domaine des forts Cz l’utilisation des volets donne un avantage certain à TP28L par rapport à Ritz1.30.10 utilisé en lisse. Et bien évidemment TP28L est nettement meilleur que Ritz 1.30.10 en vol dos

TP28S ( Coordonnées au format DAT )

Sur les planeurs de voltige la voilure possède assez souvent un fort effilement, trouver un profil dont le comportement en Cx soit optimal à l’emplanture comme au saumon devient alors une affaire délicate. La meilleure solution consiste à choisir des profils différents optimisant le Cx à fort Reynolds côté emplanture et le Cx Reynolds à plus faible côté saumon.

Il existe une seconde raison de ne pas choisir le même profil sur toute l’envergure. Avec les combinaisons SB96V/SB96VS et SB98VR5/SB98VR5 Serge Barth nous a montré que le choix d’un profil spécifique au saumon permet de favoriser les figures déclenchées. Au saumon, la diminution du rayon de courbure au bord d’attaque et le recul de l’épaisseur maximale du profil favorisent un décrochage précoce et franc aux grandes incidences. En contrepartie ceci se traduit par une dégradation du Cx et par une moindre efficacité des volets. La conception de ce type de profil doit donc faire l’objet de nombreux compromis et il ne faut exagérer ni dans un sens ni dans l’autre.

Nous avons longuement hésité avant de choisir le profil de saumon. MG05 paraissait un bon choix qui garantissait une excellente vitesse de roulis, mais nous avons finalement souhaité privilégier encore plus les figures déclenchées en optant pour TP28S.

TP28S a une efficacité en roulis (Δα) moins bonne que MG05 mais quasiment équivalente à Ritz 10.30.10. Par contre la traînée d’aileron est plus faible que celle de Ritz 1.3010, ce qui nous a permis d’opter pour une corde d’aileron importante (33%) autorisant une excellente vitesse de roulis sans trop compromettre la traînée.

Comparaison TP28S et Ritz1.30.10

TP28S possède un Cx min meilleur (à Re=100000) ou équivalent (à Re=300000) à celui de Ritz1.30.10, ainsi qu’un décrochage assez brusque.

Prochain épisode : « petit panorama des profils symétriques » , l’étude comparée de 27 profils symétriques différents ….