Aéronefs à profil d’aile Rogallo

 

Les ailes Rogallo (inventées par et baptisées par Francis Rogallo) sont des ailes volantes simples et peu coûteuses avec de remarquables propriétés. En 1948, Gertrude Rogallo et son mari Francis Rogallo, un ingénieur NACA (qui devint ensuite NASA), Inventèrent un profil autogonflant qu’ils ont appelé une aile Parawing, plus tard connu sous le nom « Wing Rogallo » et aile flexible. La NASA considère l'invention utile pour le retour de l'engin spatial projet Gemini et à d'autres fins. Ils créent un véhicule expérimental nommé NASA PARESEV, entre 1961-1964, mais l'idée a été mis de côté en faveur du parachute en 1964.

Ces ailes sont souvent vues dans les kits de jouets, mais ont été utilisées pour construire des cerfs-volants, des parachutes, des deltaplanes et des ULM.

 

Les ailes Rogallo sont constituées de deux surfaces en demi-cônes, partageant un côté, dont les cônes pointent vers l'avant. Les ailes Rogallo lentes ont des cônes larges et peu profonds. Les ailes Rogallo rapides, subsonique et supersonique, ont des cônes longs, fins et pointus.

 

Les ailes Rogallo ne sont pas très efficaces, mais leur conception est flexible et peu coûteuse. Des variantes fonctionnent à la plupart des nombres de Reynolds (presque tous les fluides réels, incluant l'air, l'eau, l'hydrogène et le dioxyde de carbone) à partir de très faibles vitesses subsoniques (5 km/h dans l'air) jusqu'aux très hautes vitesses supersoniques (aussi hautes que Mach 25 dans l'air).

 

Une des propriétés particulières des ailes Rogallo est qu'elles peuvent être construites à partir d'une membrane flexible (comme un film plastique ou de la voile de bateau), et une armature en A. Le nez qui correspond à la rencontre des 2 demi-cônes est généralement renforcé pour faciliter le passage de l’air.

Structure et évolution

Techniquement l’aile Rogallo est une aile delta cylindrique, ce profil crée un système tourbillonnaire qui augmente la portance et maintient les ailes gonflées. Actuellement plusieurs types d’aile à profil Rogallo coexistent.

Et l’on peut les classer en 2 grandes catégories, les ailes souples et les ailes rigides.

Les ailes souples

 

Classe 1 : Machines à structures en alliage d'aluminium souvent couplé à du carbone, elles sont issues de l’aile Rogallo mais avec un allongement supérieur. Leur pilotage est pendulaire. Leur finesse d'environ 15.

Classe Sport : Machines à structures en alliage d'aluminium, elles sont issues de l’aile Rogallo globalement identiques à la classe 1, mais avec la conservation d'un mat et d'un profil moins "tendu », finesse d'environ 12

Les ailes rigides

 

Classe 5 : Machines à bord d'attaque rigide constitué de deux poutres carbones à profil en « D ». Leur bord de fuite est constitué de lattes en carbone se dépliant à l'arrière des poutres en "D". Le tout est enveloppé d’une toile fine en Dacron. L'allongement est d'environ 11. Leur pilotage est mix : Pendulaire + Volets latéraux.

Classe 2 : Ces ailes sont entièrement rigides. Elles font partir de la famille des ailes de Vol Libre par leur capacité de décollage et d'atterrissage à pieds avec une finesse d’environ 26, cependant leur pilotage entièrement par volets (non-pendulaire) les éloigne beaucoup du profil Rogallo d’origine.

 Aéronefs utilisant le profil Rogallo

C’est essentiellement le fait que ce profil soit facilement réalisable et peu onéreux qui fait qu’il soit utilisé dans des aéronefs de loisir, deltaplane et ulm pendulaire.

Deltaplane

Structure

Le pilote est suspendu à la sangle d’accrochage, plaçant ainsi le centre de gravité de l’ensemble très en dessous du centre de poussée.

Pilotage

Le « trapèze » avec ses deux montants et sa barre de contrôle permet au pilote par l'effort de ses bras de se décaler sur les côtés et d'avant en arrière pour déplacer le centre de gravité par rapport au centre de portance ce qui engendre un léger vrillage des ailes, suffisant pour induire un virage ou une accélération.

Le décollage se fait soit du haut d’une pente, soit par tractage. Une fois en l’air, comme sur un planeur, il faut chercher les ascendances pour s’y maintenir.

 

ULM pendulaire

On distingue les un aéronefs ultra-légers motorisés (ULM) et les planeurs ultra-légers à motorisation auxiliaire (PULMA), tous, se pilotent par déplacement du centre de gravité.

Structure

Le pilote est assis sur un chariot tricycle, lui-même suspendu à un anneau d’accrochage. Le chariot supporte le moteur et peut emporter un second passager.

La roulette avant du tricycle est orientable et commandée au sol par les pieds du pilote.

Le moteur peut être 4 temps ou 2 temps, mais dans la mesure ou l’utilisation est essentiellement ludique et locale, on trouve maintenant des ensembles moteur électrique batteries.

Pilotage

Le pilotage se fait selon 2 axes (roulis et tangage). Les manœuvres s'effectuent en déplaçant le centre de gravité du pendule constitué du chariot et du corps du pilote, par rapport à l'aile.

Le pilote tient la base du triangle (trapèze), soit la barre de contrôle. Un déplacement latéral du pendule incline l'aile dans sa direction et provoque le virage. Pour virer à droite, il faut déplacer son poids vers la droite en poussant la barre de contrôle vers la gauche. Les ULM pendulaires sont stables en lacet, c'est à dire qu'ils ont tendance à orienter leur nez dans le lit du vent relatif. Cet effet est indispensable aux virages.

 

Une action à piquer est obtenue en déplaçant son poids vers l'avant en tirant la barre de contrôle vers soi.

Une action à cabrer est obtenue en déplaçant son poids vers l'arrière en poussant la barre de contrôle en avant.

 

Au sol la roue avant est directrice dirigée aux pieds. Le pied droit contrôle la puissance moteur et le pied gauche les freins. En vol, la puissance moteur peut également être contrôlée par un levier placé à côté du siège du pilote.

Décrochage

Une particularité du pendulaire, le tumbling.

En montée, au fur et à mesure que la vitesse décroît le pilote augmente l'assiette pour maintenir la portance.

Au décrochage l'ailé crée un couple à piquer qui la fait pivoter, pendant que le chariot aura un mouvement de bascule vers l'arrière dû à son poids. La portance n'équilibrant plus le poids l'ULM descend et le vent relatif vient du bas

Cherchant une nouvelle incidence compatible avec le vol par rapport à ce nouveau vent relatif, l'aile culbute vers l'avant, emmagasinant beaucoup d'énergie cinétique, accentué par le faible amortissement en tangage des ailes deltas.

Il y a alors passage sur le dos avec le plus souvent destruction de l'aile.