Polarisations pour un profil de volet de courbure Quabeck

Figure 1 : Polaires théoriques du profil HQ 2,5/9

H. Quabeck a développé une gamme spécifique de profils de volets de cambrure pour les modèles réduits de voiliers RC [1]. Depuis peu, on dispose de polaires de profil calculées pour deux de ces profils, le HQ 2.5/8 et le HQ 2.5/9 [2]. Malheureusement, ces polaires ne s'appliquent qu'au profil de base, avec le volet en position zéro. Afin d'obtenir également des données sur le comportement théorique de l'un de ces profils lorsque le volet est en position maximale, le profil HQ 2.5/9 a été recalculé à l'aide du programme du professeur Eppler [3]. Pour ces nouveaux calculs, les coordonnées de profil lissées publiées dans [2] ont été saisies. La figure 1 présente les polaires théoriques du profil HQ 2.5/9 sans déport du volet pour 5 nombres de Reynolds. Pour le nombre de Reynolds le plus bas, seules les valeurs correspondant à une portance élevée sont indiquées, et pour le nombre de Reynolds le plus élevé, seules celles correspondant à une faible portance. Les courbes présentées ici ne diffèrent pas, pour les mêmes nombres de Reynolds, de celles publiées par W. Thies [2]. Les différences insignifiantes s’expliquent par le fait que les calculs n’ont pas été effectués exactement aux mêmes angles d’attaque.

Figure 2 : Polaires théoriques du profil HQ 2,5/9 avec volet de cambrure

La figure 2 présente les polaires calculées du profil HQ 2.5/9 lorsque le volet, d'une profondeur de 22 %, est incliné de 5° vers le bas ou de 5° vers le haut. À titre de comparaison, les polaires correspondantes du profil de base sont également représentées sur le même diagramme. Le déploiement du volet vers le bas (angle de volet positif $η_K$ ) est intéressant pour le vol à basse vitesse et le décollage en pente. C’est pourquoi la figure 2 présente les polaires à forte portance pour trois nombres de Re faibles. Le volet n’est incliné vers le haut (angle de volet négatif $η_K$ ) qu’à des vitesses de vol plus élevées. En conséquence, la figure 2 présente les polaires pour deux nombres de Reynolds élevés avec des coefficients de portance plus faibles. Quelques remarques s’imposent pour évaluer les résultats des calculs. Le programme ne tient compte que de manière très simplifiée de l'influence des décollements de flux au niveau du bord de fuite, en particulier de l'augmentation de la traînée qui en résulte. Cela se remarque surtout lorsque les coefficients de portance sont élevés. L’expérience a toutefois montré que la portance maximale calculée correspond assez bien aux valeurs mesurées.

Figure 2 : Polaires théoriques du profil HQ 2,5/9 avec volet de cambrure

La figure 3 présente schématiquement comment interpréter les polaires calculées pour des coefficients de portance élevés. Le programme ne permet pas non plus de calculer les effets des décollements laminaires sur les polaires.

D'après les polaires théoriques, on peut s'attendre, pour le profil HQ 2.5/9, à un nombre de Re critique nettement inférieur à 100 000. Le coefficient de portance maximal $C_{A \max}$ atteint environ 1,1 lorsque l'angle du volet est de $η_K = 0^°$ . Il augmente jusqu'à environ 1,25 lorsque l'angle du volet est de $η_K = +5^°$ . Si le volet est réglé de $η_K = 0^°$ à $η_K = -5^°$, la zone de faible résistance de profil (laminardelle) se déplace alors d’un peu moins de $Δ C_A = -0,2$ vers des coefficients de portance plus faibles. La limite inférieure de la zone laminaire se situe alors à environ $C_A = 0,05$ . Il n’est pas recommandé d’adopter un angle d’inclinaison encore plus négatif. Dans l’ensemble, les polaires théoriques confirment le comportement typique d’un profil à volet de courbure. Pour les modèles F3B destinés à atteindre des vitesses particulièrement élevées, un profil légèrement moins incurvé (par exemple HQ 1,5/9 ou HQ 2/9) serait probablement préférable, à condition de pouvoir accepter une légère perte de performance en vol lent.

Figure 3 : Représentation schématique de l'écart entre la polaire théorique et la polaire réelle pour des coefficients de portance élevés

[1] H. Quabeck, « Profils pour ailes à volets de cambrure ». Flug+modelltechnik 1 et 2 (1983)

[2] W. Thies, Polaires pour les profils Quabeck. Flug+modelltechnik 7 (1983)

[3] R. Eppler/D. Somers, « A Computer Program for the Design and Analysis of Low-Speed Airfoils ». Mémorandum technique de la NASA n° 80210.