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Ailes rhomboïdales

 

 

Le 5 février 1910, la revue britannique Flight publie un article intitulé "An original all-british aeroplane" présentant des études menées grâce à des modèles réduit sur un type d'aile très particulier : les ailes de forme "rhomboïdale".


View of the experimental monoplane with which numerous practical experiments were carried out before the large machine now building was commenced.
This model, with its elastic motor, used to rise under its own power off its starting-rail, and travel a considerable distance in the air.

L'article donne des détails sur les techniques de construction envisagées et précise que l'appareil grandeur, qui n'a pas encore de nom, est en cours de construction.

 
Fin juin 1911 : Brooklands Aerodrome. Mr. Martin Rucker came out with the Rhomboidal. Unfortunately he got muddled with his steering-control, and ran the machine across the ditch on to the track, doing a fair amount of damage.

The new Edwards rhomboidal biplane at Brooklands aerodrome out for an airing on Saturday last. [2]

L'appareil construit par E.W. EDWARDS était de très grande taille :
- envergure 11,58 m
- longueur 14,63 m
- surface alaire 110 m2
- masse à vide 726 kg
- Moteurr Humber en ligne 50 CV, refroidissement par eau, entraînant deux hélices bipales.


Le Rhomboidal d'Edwards ne semble pas avoir décollé [5]
Réplique vue dans le film "Ces merveilleux fous volants..." on peut voir une réplique du Rhomboidal en vol. En réalité réplique statique non volante.

http://www.impdb.org/index.php?title=File:ThoseMagnifient74.jpg
 
Modèle réduit au 1/72e de Chris Peachment

https://modelingmadness.com/review/w1/gb/peachrhom.htm
 
Warren-Young wing
En 1933, un aérodynamicien britannique, Norman HALL-WARREN, commence l'étude d'une configuration d'aile inspirée des ailes annulaires et du Rhomboidal d'EDWARDS. Il travaillait en collaboration avec Rex YOUNG. La construction d'un modèle réduit volant leur permit de tester les performances de "leur" aile. Les résultats sont très encourageants et on trouve dans Flight en 1944 un projet de monoplace bimoteur push-pull daté de 1937, basé sur ce principe.

Un projet de Warren et Young de 1937 : "Rhomboid"

[Flight International, 1944-1016]

En 1937 le duo dépose en Angleterre un brevet [daté de décembre 1937, n° 508022 ]portant sur un projet d'avion, qu'il appellent "Skycar" .
Le déclenchement de la guerre en 1939 a empêché la construction du prototype de l'avion. Après la guerre, Warren et Young, n'ayant pu obtenir de soutien financier pour leur projet finirent par l'abandonner. [6]

 

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Vue d'artiste du Warren-Young Skycar [Flight 1950-1511]

[Flight 1950-1511]

Quelques données sur le projet Skycar

[Flight 1950]
Un peu de technique
 

L'aile Warren-Young s'avère être de grande portance,et fortement réfractaire au décrochage et à la vrille.
Warren a écrit de nombreux articles sur les caractéristiques de l'aile rhomoïdale.:

Un premier "An unorthodox airplane" peut être lu dans The Aeroplane le 25 juin 1948 [7]
[le texte de cet article est malheureusement quelque peu tronqué]
.
Dessin du Warren-Young Skycar illustrant cet article.

Comparaison du coefficient de portance e divers profils.
L'aile rhomboïdale conserve un grand coefficient à des incidences très grandes.

Equilibre de l'aile rhomboïdale
 
Le texte suivant a été publié dans "Flight" du 10 août 1950, et transcrit par George Woolls dans son article "Warren-Young anti-stall wing" Zaïc Yera Book 1958-59 [6]
"Le décrochage progressif associé au maintien du contrôle permettra au Warren-Young d'effectuer des approches d'atterrissage à la portance maximale et donc à la vitesse la plus faible possible en vol en palier. En outre, les vols planés et les descentes avec moteur au-delà de l'angle de portance maximale peuvent constituer une technique de vol sûre, lorsque la vitesse d'avancement sera exceptionnellement faible et que l'avion descendra sur une trajectoire presque verticale.

La valeur relativement élevée du C.L. max. [coefficient de portance maxi] provient du décrochage retardé, qui dépend des propriétés des ailes en flèche. Une aile en flèche vers l'arrière éclate prématurément dans la région des extrémités, tandis qu'une aile en flèche vers l'avant a un décrochage plus tardif, qui commence finalement près de l'emplanture. La cause de ces effets est la suivante. Avec une aile en flèche, la pression dans la corde est progressivement décalée vers l'arrière à mesure que l'on s'approche de la pointe, ce qui signifie que, dans le sens de l'envergure, la pression négative sur l'extrados pour les cordes adjacentes est plus importante pour la corde extérieure (sauf très près du bord d'attaque) et, par conséquent, il y a un gradient de pression dans l'envergure avec une pression qui diminue vers la pointe. Il en résulte une dérive de la couche limite vers l'extérieur, qui emporte tout fluide vicié ayant tendance à s'accumuler dans la région interne de l'aile. Cependant, à l'extrémité de l'aile, il y a un afflux dû à l'échange de pression entre l'intrados et l'extrados de l'aile, ce qui neutralise l'écoulement vers l'extérieur, provoquant une accumulation de fluide et le phénomène de turbulence.
En outre, la flèche vers l'arrière augmente le vent de bout et donc l'angle d'attaque local, ce qui aggrave la tendance à un décrochage précoce de l'extrémité de l'aile. Avec une aile en flèche vers l'avant, par contre, il y aura une chute de pression vers l'emplanture, entraînant un écoulement de la couche limite dans cette direction. Mais dans ce cas, l'écoulement en bout d'aile ne s'oppose pas à l'écoulement induit par le balayage ; il augmente son énergie et retarde ainsi le turbinage, qui commencera finalement dans la région de l'emplanture et se propagera à partir de celle-ci. Il en résulte que pour l'aile en flèche vers l'arrière et l'aile en flèche vers l'avant, le turbinage se propage lentement, produisant une courbe de portance lisse et plate pour les deux ailes, mais avec un C.L. Max. plus élevé pour la voilure en flèche vers l'avant.
Dans l'aile Warren-Young, les plans avant balayés vers l'arrière sont reliés par les surfaces de pointe aux plans arrière balayés vers l'avant et cette disposition empêchera le décrochage précoce de la pointe en influençant l'écoulement limite comme suit. L'écoulement énergique vers l'intérieur le long des surfaces supérieures des panneaux arrière va balayer les régions de l'extrémité et éliminer le fluide vicié qui, autrement, donnerait lieu à des turbulences. De plus, la grande corde relative des extrémités entraînera une dilution de l'eau de remontée des extrémités et, par conséquent, réduira l'augmentation locale de la pression atmosphérique,
l'augmentation locale de la pression atmosphérique induite par le retour de balayage. L'élimination des causes de décrochage précoce se traduira par une augmentation linéaire du C.L. jusqu'à des angles d'attaque plus élevés et donc par l'obtention d'un C.L. max. plus élevé, mais comme toutes les parties de l'aile ne fonctionneront pas à la même incidence effective ou n'auront pas la même forme de distribution de la pression au niveau de la corde, le turbinage ne commencera pas simultanément. De plus, en raison du contrôle de la couche limite induit par le balayage, la propagation du décrochage dans le sens de la corde sera lente".


Plan 3 vues du modèle de George Woolls illustrant son article [6]
 
Autres projets

: Polikarpov Po-2T « Kuzakov »

Dès 1940, un ingénieur aéronautique russe, M. A. KUZAKOV, avait proposé un projet d'avion d'entraînement basé sur le Polikarpov Po-2 auquel il adaptait une aile rhomboïdale. [14]

Polikarpov Po-2 base du projet de Kouzakov [Amicale Jean-Baptiste Salis]
En 1950 il reprend son projet et en août 1951, une étude en soufflerie est menée, démontrant la faisabilité du projet. Mais il n'y aura pas de suite.


Vue d'artiste du projet de Kuzakov

Stinton-Warren S-31
 
Dans les années 1970, Daroll STINTON dessine un appareil, sur les idées d'aile rhomboïdale de Norman HALL-WARREN, d'où l'appellation Stinson-Warren S-31. Mais la firme Phoenix Aircraft Ltd à Cranleigh, Surrey a été impliquée dans ce projet (construction d'une maquette à l'échelle 1) d'où une autre appellation : Phoenix-Warren S-31.
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Phoenix- Warren S-31 [12 - à gauche] [13 et 19 à droite]

On trouve la trace d'enregistrement de cet appareil [17 via 13]
. "Stinton-Warren S.31-2: Prototype monoplace, G-AYJC, c/n S.31-2/001, avec des ailes rhomboïdales de type Hall Warren, prévu pour un moteur Ardem 4C02 4 cylindres à plat, étudié par le Sqn.Ldr D.Stinton en collaboration avec le College of Aeronautics, Cranfield. Une maquette grandeur nature a été commencée par Phoenix aircraft Ltd à Cranleigh, dans le Surrey, en 1971, mais la construction du prototype a été abandonnée à la suite d'essais en soufflerie.."
Et aussi [13]
Reg: G-AYJC
Type: Stinton - Warren S31-2
C/N: S31-2/001
Propriétaire : Darrol STINTON, Farnham, Surrey.
Certificat: R.11715/1 Date: 08/09/1970.
Radiation définitive le 05/12/1977.


Modèle d'étude en soufflerie [13]
Notons la différence de position du train et du cockpit par rapport aux 3 vues ci-dessus
Projet de chasseur - nom et date inconnus

[8]
Projet américain inconnu
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[8]
 

Fly-R


Depuis le Rhomboidal d'Edwards, rares ont été les projets d'avions à ailes rhomboïdales, aucun n'ayant d'ailleurs été mené à terme.
Mais avec le développement récent des appareils sans pilote ("drones" de toutes natures) les concepteurs se souviennent des caractéristiques de l'aile rhomboïdale et de nouveaux projets voient le jour.
 

Ainsi Ainsi la société Fly-R, Aero Composites Innovation, créée en 2013, étudie en partenariat avec l'Onera une gamme d'appareils sans pilote adaptés à différents types d'utilisations.[15]


Remarquons que contrairement aux précédents projets, l'aile arrière est plus haute que l'aile avant
Cette société met en avant les avantages suivants de l'aile rhomboïdale.
Une aile rhomboïdale fait partie de la famille des ailes fermées. Elle se caractérise par la forme de diamant sur les 3 axes et l'absence de gouverne verticale.
Les avantages de cette aile par rapport à une aile conventionnelle (cantilever) aux performances similaires sont les suivants : :

- réduction de moitié de l'envergure de l'aile ;
- réduction de la traînée aérodynamique ;
- masse structurelle réduite d'un tiers ;
- large gamme de vitesses ;
- rapport portance/traînée élevé et relativement constant ;
- grande manœuvrabilité.



Modèles réduits


Ace of Diamonds

George Woolls, un ami de Norman Hall-Warren construit en 1958 un modèle réduit inspiré du projet Skycar, qu'il baptise "Ace of Diamonds".
Il a présenté sa construction assortie d'explications techniques dans la revue Aero Modeller d'août 1958 [9]

G. Woolls présente son modèle "Ace of Diamonds" [9]


[10]

Le plan et l'article sont en libre téléchargement sur Outerzone [oz3711].
 
Joined Wing Skycar
En août 1969, la revue R/C Modeler publie le plan d'un modèle réduit du Skycar dessiné par Ken Willard et Bob Andris,. Le plan de ce modèle est disponible sur le site Aerofred [11]

Skycar par Ken Willard et Bob Andris [12]
Les deux modélistes étaient en contact avec Norman Hall-Warren et on trouve un compte-rendu détaillé dans leur article "The Skycar" [12]
L'article commence par la présentation du 3 vues d'un autre projet : le Phoenix-Warren S 31 [voir ci-dessus]. Ils reproduisent ensuite in-extenso la lettre de compte-rendu des vols de leur modèle qu'ils ont adressé à Norman Hall-Warren.

Le Skycar de Willard et Andris [12]
Jack O'Diamonds
Modèle de vol libre de John REID ca. 1988, très inspiré du modèle "Ace of Diamonds" [9] de George WOOLLS [voir ci-dessus]
Envergure 534 mm / moteur électrique type 130, réducteur 1/6, hélice 6"
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Flying Diamond
Un autre modèle d'essais de Ken Willard : Flying Diamond, publié dans Model Builder, avril 1976. [21]
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Vite construit et idéal pour tester la formule
Un peu de technique
Les articles suivants ne concernent pas les ailes rhomboïdales mais les ailes annulaires. Toutefois, compte tenu de la similitude aérodynamique de ces ailes, nous pensons que ces articles ont ici leur place.
Dans la revue MRA de janvier 1965, M. Hervochon fait part des déboires qu'il a connus avec un modèle réduit à aile annulaire.
Des réponses lui sont données dans le numéro 313 d'avril de la même année.:
- par M. P. Crobières
- par M. E. Denoix
- et par Jacques Péguilhan
Remarques sur l'aile annulaire de G. Hervochon MRA n° 312; avril 1965
 
Sources documentaires


[1] "An original all-british aeroplane" , Flight 5 février 1910
[2] Edwards aeroplanee, Flight 18 mars 1911
[3] "An unorthodox aeroplane", par Norman Hall-Warren, The Aeroplane 25 juin 1948.
[4] "Edwards Rhomboidal Biplane", Their flying machines
[5] "Edwards Rhomboidal",Wikipedia
[6] "Warren-Young anti-stall wing" par George Woolls, Zaic Model Aeronautic Yera Book -1957-58, p 186-187
[7] "An unorthodox aeroplane", par Norman HALL-WARREN The Aeroplane, 25 juin 1948
[8] "Warren-Young Skycar tailless aircraft", Secret Projects forum
[9] "The Warren-Young wing", par George WOOLLS Aeromodeller août 1958
[10] "Ace of Diamonds (oz3711)", Outerzone
[11] "Joined Wing Skycar", Aerofred
[12] "The Skycar", par Ken Willard et Bob Andris. Skycar [oz6551]
[13] "Daroll Stinton aricraft projects", Secret Projects forum
[14] "Polikarpov Po-2T « Kuzakova » with rhomboidal win", Secret Projects forum
[15] "Fly-R UAS", Fly-R UAS
[16] "Présentation du développement de l'aile rhomboïdale avec l'Onera", YouTube
[17] A. J. Jackson, Putnams British Civil Aircraft 1919-1972 vol 3. page 443
[18] "", Flight 18 novembre 1943
[19] "", Flight 18 mai 1944 p 1016
[20] "", Flight 10 août 1950
[21] "Flying Diamond (oz4453)", Outerzone
[22] "Box wing aircraft conceptual design", ICAS ORG Article technique.

Page créée le 01/12/2023, dernière modification 13/02/2025
Des vieilles toiles aux planeurs modernes © ClaudeL 2003 -