Défi de l’aile volante
L’aile volante à hydrogène - Conception, défis et enjeux

1.1 Origines historiques

L’architecture classique des aéronefs avait été pressentie dès le début du XIX^e siècle avec en particulier la maquette de planeur proposée par Sir George Cayley (figure 1) qui fut le premier objet volant, fixant la topologie de nos avions.

La plupart des pionniers ont suivi ce modèle (Otto Lilienthal, Octave Chanute…) en y adjoignant souvent le pilotage pendulaire, les plans arrière étant alors fixes mais jouant néanmoins leur rôle stabilisateur (figure 2).

Dès la seconde moitié du XIX^e siècle certains précurseurs ont eu l’idée d’intégrer les trois fonctions en un seul dispositif. Le brevet d’aéroplane déposé en 1876 par Alphonse Pénaud et Paul Gauchot proposait ainsi une architecture d’aile volante. Et de fait, le premier aérodyne habité et motorisé qui ait quitté le sol – à savoir l’Éole de Clément Ader en 1890 – était en réalité une aile volante, et même une aile volante bioinspirée (figure 3).

Mais il faut bien dire que, si Ader a réussi à décoller – par effet de sol – il ne contrôlait pas son vol. Le mérite incontestable du contrôle du vol revient à Otto Lilienthal et Octave Chanute pour l’effet pendulaire, et surtout à Wilbur et Orville Wright pour le contrôle sur trois axes, avec des plans de contrôle en lacet et tangage indépendants de l’aile. Et ce contrôle – c’est-à-dire le pilotage lui-même – marque véritablement l’essor de l’aviation.

1.2 Stabilité en tangage

Une première difficulté liée à l’aile volante (qui justifie précisément la présence d’empennages) est liée à l’instabilité naturelle d’un profil classique. La première instabilité concerne le tangage. En effet, rappelons que la portance provient du contournement de l’air (autour du profil) qui créée essentiellement une dépression sur l’extrados (par force d’inertie centrifuge sur la masse d’air entraînée...