Comment Boeing a utilisé un avion de chasse F/A-18 « Hornet » pour tester la technologie d’aile aéroélastique active

L’histoire de la façon dont l’avionneur de Seattle Boeing a utilisé un McDonnell Douglas F/A-18 Hornet pour le développement d’une aile aéroélastique active (AAW). Lorsque l’homme a rêvé de voler pour la première fois, il a étudié comment les oiseaux manœuvraient dans les airs et a noté comment ils fléchissaient et repliaient leurs ailes.

Les frères Wright ont utilisé des poulies et des câbles sur leur avion rudimentaire pour effectuer des virages similaires à ceux des oiseaux. La torsion des ailes a finalement été abandonnée comme idée de contrôle de vol après que les ailes aient été équipées d’ailerons, de volets et de lattes de bord d’attaque. Un exemple de gauchissement des ailes peut être vu dans le dessin ci-dessus.

Un F/A-18 de l’US Navy a été sélectionné pour les tests

Une aile aéroélastique active intègre les commandes, les structures et l’aérodynamique à des vitesses et des pressions élevées pour contrôler la torsion aéroélastique. La torsion aéroélastique peut être exploitée à l’aide de languettes aérodynamiques avec plusieurs commandes de bord d’attaque et de fuite pour fournir une puissance de contrôle des ailes.

Lors de l’étude de l’avion à utiliser pour les tests, Boeing a déterminé qu’une version de pré-production du F/A-18 serait l’avion idéal en raison de son aspect d’aile haute. En collaboration avec l’Air Force et la NASA, Boeing a modifié le F/A-18 pour permettre à deux commandes de pointe de faire fonctionner deux commandes de bord de fuite pour des performances de roulement à grande vitesse. La technologie a été développée en sachant que l’aéroélasticité de l’aile causée par la déviation de l’une des gouvernes pouvait être compensée par la déviation d’une autre gouverne.

Les tests ont eu lieu en Californie

Presque tous les avions modernes utilisent une forme de bec le long du bord d’attaque pour fournir une portance supplémentaire pendant certaines portions de vol. Le déploiement des becs simultanément avec les ailerons provoque un effet de torsion sur les principales pièces structurelles de l’aile. Les ingénieurs savaient que si elle était utilisée correctement, l’aile se tordrait moins.

Après avoir modifié l’avion pour les tests, les vols ont eu lieu au Dryden Flight Research Center de la NASA à Edwards Air Force Base en Californie. Interrogé en mai 2002 par Boeing Frontiers, commandant du laboratoire de recherche de l’armée de l’air, Paul Nielsen a déclaré :

« Le programme nous ramène vers le futur. » Cette référence notait les tentatives antérieures des frères Wright et d’autres pionniers de l’aviation en matière de torsion des ailes. Nielsen a ajouté : « L’équipe tentera d’exploiter la flexibilité aéroélastique de l’aile dans un avion haute performance d’une manière nouvelle et bénéfique. »

Avant le vol d’essai, Boeing a envoyé le F/A-18 à son usine Phantom Works à Saint-Louis, où il a utilisé des matériaux composites et de l’aluminium léger pour modifier les ailes du Hornet. Les modifications permettraient aux ailes de l’avion de se tordre jusqu’à cinq degrés. Le projet visait à démontrer le contrôle du roulis en utilisant des torsions d’aile induites de manière aérodynamique sur un avion de chasse. C’était aussi un test pour voir comment de nouveaux matériaux composites pourraient être utilisés dans la construction aéronautique.

Les ingénieurs ont vu de nombreux avantages à avoir une aile flexible

Les ingénieurs de la NASA pensaient que la construction d’un avion capable de fléchir et de plier ses ailes créerait un avion qui pourrait changer de forme pour une efficacité maximale. Ils ont conclu que les avantages seraient les suivants :

• Une meilleure performance
• Traînée réduite
• Efficacité énergétique améliorée
• La capacité de transporter des charges utiles plus lourdes
• Une réduction de poids jusqu’à 25%

En parlant de ce que les tests pourraient mener, la vice-présidente de l’ingénierie et des technologies de l’information de Boeing, Pam Drew, a déclaré :

« Les meilleurs esprits de l’aérospatiale ont longtemps rêvé d’un avion non limité par les limitations physiques des ailes rigides et inflexibles… un avion qui peut changer ses caractéristiques et ses structures et voler comme un aigle. »