Flutter

Le phénomène flutter (ou couplage aéroélastique), de l'anglais flutter signifiant battre des ailes, est un effet dû à la sur-vitesse d'un avion en vol.

Un avion, quel que soit sa construction, subit des efforts en vol, mais aussi au niveau du sol (lors des roulages ou des atterrissages et des freinages). De ces efforts résultent des déformations. Les déformations vont provoquer des contraintes qui, en vol, déforme la voilure longitudinalement (flexion du longeron) et transversalement par torsion ou vrillage (nervures et revêtement). Or, lorsque la vitesse de l'écoulement de l'air augmente autour d'une aile, la fréquence des mouvements de torsion diminue mais celle des mouvements de flexion augmente.

Il en résulte une vitesse, appelée vitesse critique, pour laquelle ces deux fréquences sont en phase et provoque des phénomènes de résonance. En mécanique, la résonance est un phénomène d’auto amplification conduisant à la rupture. La résonance va provoquer l'amplification des mouvements de flexion et de torsion en un phénomène appelé flutter, qui, s'il se prolonge plus de quelques secondes à quelques dizaines de secondes conduit à la destruction explosive de l'aile ou d'une partie aérodynamique de l'avion.

Effet de flexion sur les longerons d'une aile.

Les déformations

Un matériau, sous l'effet d'une contrainte, se déforme. Il existe trois types de déformations^[1]:

• la déformation élastique: à l’arrêt de la contrainte le matériau reprend sa position initiale.
• la déformation plastique: à l’arrêt de la contrainte le matériau ne reprend pas sa position initiale.
• la rupture: le matériau cède.

En utilisation générale de son aéronef, le pilote s’efforcera de limiter les contraintes sur son avion (ne pas quitter la phase de déformation élastique) pour ne pas engendrer le phénomène flutter qui aboutirait à la rupture.

Précautions pour éviter ce phénomène

Lors de la conception de l'avion, les ingénieurs repoussent au maximum le flutter en augmentant la rigidité de certaines parties de l'appareil mais il existe toujours une vitesse critique.

De plus, la mise en place de "saumons"^[2] (poids) au bout des parties de l'avion concernées (ailes et gouvernes notamment) peu diminué la résonance de celle-ci en modifiant son centre de gravité. Cette technique est dite "d'équilibrage des gouvernes"^[3].

En rouge le saumon d'aile du MH-1521 Broussard.

Afin de rester en deçà de cette vitesse critique, le pilote ne doit jamais dépasser la vitesse indiquée par un trait rouge sur son anémomètre: la VNE (Velocity Never Exceed). On notera que la VNE n'a strictement rien à voir avec le moteur de l'avion, les planeurs (qui n'ont pas de moteurs) peuvent donc être aussi sujet au flutter.

Lien historique

Lors de la conception et de l'utilisation des premiers avions rapides, dans les années 20, les pilotes pionniers s’aperçurent rapidement d'un problème dû à la sur-vitesse de leurs aéronefs. En effet, aux alentours de 200km/h, ceux-ci subissaient le flutter et les vibrations qui y sont accordées jusqu'à la désintégration des avions, causant ainsi de nombreux accidents dramatiques. Afin d'éviter la destruction de leurs appareils, ils renforcèrent premièrement la structure puis la rigidité des matériaux utilisés. Mais la compréhension de ce phénomène ne fut permise qu'après des recherches théoriques qui aboutirent sur la découverte du couplage aéroélastique^[4], appelé plus généralement flutter.

Notes et références

Voir aussi

liens externes

• Flutter et équilibrage des gouvernes

• Démonstration en vol de l'effet flutter

• Pourquoi équilibrer les gouvernes et "couplage aéro-​élastique"

Articles connexes

• VNE
• longeron
• saumon

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