Didacticiel : concevoir une aile d'avion RC avec Heliciel

Un aéromodéliste conçoit un avion RC de début, à aile haute, et veut vérifier que son aile portera l'avion en croisière avec une marge de décrochage confortable. Ses données :

• Masse totale en vol : 1,8 kg → portance nécessaire 1,8 × 9,81 = 17,7 N ;
• Croisière : 15 m/s (54 km/h) ;
• Envergure : 1,4 m (Heliciel travaille sur la demi-aile de 700 mm et affiche les résultats de l'aile complète), corde 220 mm à l'emplanture, 140 mm au saumon ;
• profil de la loi du modèle livré : naca 2411 côté emplanture (finesse max 71 au Reynolds de 200 000 rencontré en vol).

Particularité des ailes dans Heliciel : il n'y a pas d'objectif à optimiser. Une hélice a un régime que le logiciel peut chercher ; une aile n'a pas de variable libre — on règle la géométrie et l'incidence, on lit la portance, et on itère. C'est exactement la démarche de ce didacticiel.

• Organisation et phases de conception :

1. Charger l'aile et poser la géométrie
2. Itérer l'incidence vers la portance cible
3. La polaire de l'aile : finesse et décrochage
4. Bilan et modèle à télécharger

1 : Charger l'aile et poser la géométrie : le modèle « aile » est chargé puis mis à nos dimensions (demi-aile 700 mm, cordes 220/140 mm). Premier calcul à 15 m/s, chaque profil étant laissé à son incidence de finesse maximale :

• portance (aile complète) : 14,6 N — insuffisant pour nos 17,7 N ;
• traînée totale 0,79 N, allongement 7,7 ;
• Heliciel signale des « incidences irrégulières » (de 0 à 6° selon les éléments) : les polaires étant tabulées, la finesse max de chaque tronçon tombe sur des angles différents — une aile en « escalier », irréaliste à construire.

2 : Itérer l'incidence : nous forçons une incidence UNIFORME sur toute l'aile (aile plate, sans vrillage — le choix de la simplicité de construction) et itérons :

À 5° d'incidence, la portance de 18,5 N couvre nos 17,7 N avec 5 % de marge : adopté. La puissance à vaincre en croisière n'est que de 16,8 W (traînée 1,12 N × 15 m/s) : c'est la part de l'aile — le fuselage et les empennages s'y ajouteront.

Détail instructif : en sélectionnant un élément d'aile dans la zone 3D, Heliciel affiche ses deux profils avec le downwash — l'aile de longueur finie dévie l'air vers le bas, si bien qu'à 5° de calage l'élément central ne « voit » que 3,6° effectifs. C'est la traînée induite en image, et la raison pour laquelle un calcul de profil 2D ne suffit jamais à prédire une aile.

3 : La polaire de l'aile : l'analyse multi-points balaie l'incidence (sur un projet d'aile, l'axe de balayage « régime » devient l'angle d'incidence). Valeurs pour la demi-aile, telles que rendues par le tableau d'analyse :

Lecture : la portance plafonne vers 10° — le décrochage commence (la portance stagne puis recule tandis que la traînée s'envole ; la remontée apparente vers 15° accompagne une finesse effondrée à 4,9 : l'aile « laboure »). Notre vol de croisière à 5° garde donc 5° de réserve avant décrochage. La portance maximale utile (~28 N pour l'aile complète à 10°) donne aussi la vitesse minimale de vol : v ≈ 15 × √(17,7/28,2) ≈ 11,9 m/s — en dessous, l'avion ne porte plus (calcul de l'auteur à partir des valeurs du tableau).

4 : Bilan et modèle à télécharger

• Aile 1,4 m × (220/140 mm), profil naca 2411, incidence uniforme 5°, allongement 7,7 ;
• croisière 15 m/s : portance 18,5 N (5 % de marge sur les 17,7 N nécessaires), traînée 1,12 N, finesse 16,6, 16,8 W à vaincre ;
• décrochage vers 10° d'incidence ; vitesse minimale ≈ 12 m/s ;
• la démarche aile : régler → lire → itérer (pas d'optimiseur), et surveiller le downwash.

Le projet complet est téléchargeable ici : aile_rc_1400mm_15ms.hlc (à ouvrir avec Heliciel). Il est également intégré aux modèles livrés avec le logiciel. Pour aller plus loin : le didacticiel d'approfondissement ailes et foils.

Je reste à votre disposition pour toutes remarques ou compléments d'information via contact@heliciel.com

• JF Iglesias développeur Heliciel.

Pour voir l'air accélérer sur l'extrados et lire portance et traînée sur l'aile entière, lisez le cas concret aile CFD : une aile simulée à trois finesses de maillage.