Lift Alteration at Low Angle of Attack Using Plasma Actuation

Les surfaces de contrôle des avions traditionnels comprennent les volets, les becs, les ailerons, le plan horizontal et les systèmes mécaniques/pneumatiques associés, ce qui contribue grandement au poids total et à la consommation de carburant des avions. Diverses techniques de contrôle de l'écoulement ont été proposées et étudiées pour remplacer les surfaces de commande de vol traditionnelles, tel que les jets synthétiques et les actionneurs Micro Electro Mechanical Systems. L'actionneur plasma de type décharge par barrière diélectrique (DBD) est une alternative relativement récente qui est potentiellement plus efficace et robuste. Cet actionneur convertit l'électricité directement en quantité de mouvement de l'écoulement près de la surface via une ionisation partielle de l'air. L'actionneur à plasma est simple, facile à intégrer, non intrusif (protrusion faible à nulle) et a un temps de réponse rapide, ce qui le rend idéal pour les applications aérodynamiques. Le présent travail est une étude avancée de deux nouveaux concepts d'actionnement plasma pour augmenter la portance des ailes à faible angle d'attaque pour la commande de vol sans surfaces mobiles. Le premier est le plasma Gurney flap, qui consiste en deux actionneurs plasma placés dans le sens de l'envergure des deux côtés de l'aile près du bord de fuite pour augmenter la courbure des lignes de courant dans la région du bord de fuite. Le second est le plasma wing tip actuation pour lequel des actionneurs plasma sont placés le long de la corde dans la région du bout de l'ail pour bout de l'ail pour affecter le tourbillon marginal. Des évaluations individuelles antérieures des deux concepts avaient été faites avec des simulations numériques préliminaires et/ou des tests en soufflerie avec des ailes 2D de conception improvisée de profil asymétrique opérant à de très basse vitesses et angle d'incidence nulle. Les objectifs de ce projet de recherche sont l'évaluation de ces concepts pour des ailes à profils asymétrique et symétrique (pour les plan horizontal) ainsi que leur fonctionnement pour un angle d'incidence non-null et pour des ailes effilées et en flèche, et la prédiction du niveau de force d'actionnement requise pour des ailes et les plan horizontal de forme et taille réalistes dans les conditions d'opération d'un avion de ligne haut-subsonique typique. La méthodologie consiste à monter et faire les tests en soufflerie avec des mesures plus détaillées sur des ailes 2D bien conçues ayant des profils asymétrique et symétrique pour valider des outils de simulations numériques, qui seront ensuite utilisés pour évaluer les concepts pour des ailes 3D et à des conditions d'opération d'avions réels.