Aux deconvennues de la fleche inverse

... si l'aile en flèche permettait d'augmenter la vitesse maximale des avions, elle dégradait également leur comportement à faible vitesse et basse altitude, au point de les rendre dangereux, ce qui imposa très vite l'ajout de cloisons et autres volets hyper-sustentateurs, forcément lourds et compliqués.

Pour pallier cet inconvénient, les ingénieurs de Junkers eurent alors une idée ahurissante et à vrai dire digne d'un roman de Jules Vernes : inverser le sens de la flèche, qui se retrouva donc orientée non pas vers l'arrière (comme dans tous les avions à réaction actuels) mais bien vers l'avant (!)

Aérodynamiquement, et à la différence de l'aile en flèche arrière, l'aile en flèche inverse permettait aux extrémités des plans de ne décrocher qu'en tout dernier lieu, ce qui rendait l'avion beaucoup plus sûr et stable à faible vitesse. En revanche, elle augmentait considérablement les contraintes en torsion, au point qu'il fut rapidement jugé nécessaire de disposer les moteurs très en arrière des ailes, afin de tenter d'en limiter les effets.

Même ainsi, le concept semblait si étrange, et à vrai dire si éloigné du simple bon sens, qu'on décida d'en valider la pertinence sur un avion expérimental - le Junkers 287. Pour gagner du temps, et de l'argent, cet appareil devait être construit avec un maximum de pièces déjà existantes et même... avec des pièces récupérées sur des avions américains abattus. Les roues avant (non escamotables) provenaient ainsi d'un bombardier américain B24 "Liberator", le fuselage d'un Heinkel 177 "Greif", le train d'atterrissage principal d'un Junkers 352, et la queue d'un Junkers 388 (!)

Il en résulta un véritable monstre, dont la laideur criante ne fit certes pas grand-chose pour améliorer les préjugés déjà considérables envers l'aile en flèche inverse. Conçu en tant que biréacteur, le Junkers 287 était tout simplement trop lourd pour décoller. Il fallut donc lui adjoindre deux autre réacteurs, montés de part et d'autre du fuselage et, comme ce n'était pas encore suffisant, deux fusées largables d'appoint sous les ailes.

Plusieurs essais en vol purent être menés avant la fin de la guerre. Mais, bien qu'effectivement très stable, le Junkers 287 fut loin d'atteindre les performances calculées. Capturés par les Soviétiques, les prototypes de l'avion furent ensuite modifiés par leurs soins, et brièvement testés, sans qu'aucune production en série n'en résulte. Aujourd'hui encore, l'aile à flèche inverse demeure pur caprice d'ingénieur...
http://diberville.blogspot.com/2006_01_01_diberville_archive.html

Dundas a écrit:

... si l'aile en flèche permettait d'augmenter la vitesse maximale des avions, elle dégradait également leur comportement à faible vitesse et basse altitude, au point de les rendre dangereux, ce qui imposa très vite l'ajout de cloisons et autres volets hyper-sustentateurs, forcément lourds et compliqués.

Pour pallier cet inconvénient, les ingénieurs de Junkers eurent alors une idée ahurissante et à vrai dire digne d'un roman de Jules Vernes : inverser le sens de la flèche, qui se retrouva donc orientée non pas vers l'arrière (comme dans tous les avions à réaction actuels) mais bien vers l'avant (!)

Aérodynamiquement, et à la différence de l'aile en flèche arrière, l'aile en flèche inverse permettait aux extrémités des plans de ne décrocher qu'en tout dernier lieu, ce qui rendait l'avion beaucoup plus sûr et stable à faible vitesse. En revanche, elle augmentait considérablement les contraintes en torsion, au point qu'il fut rapidement jugé nécessaire de disposer les moteurs très en arrière des ailes, afin de tenter d'en limiter les effets.

Même ainsi, le concept semblait si étrange, et à vrai dire si éloigné du simple bon sens, qu'on décida d'en valider la pertinence sur un avion expérimental - le Junkers 287. Pour gagner du temps, et de l'argent, cet appareil devait être construit avec un maximum de pièces déjà existantes et même... avec des pièces récupérées sur des avions américains abattus. Les roues avant (non escamotables) provenaient ainsi d'un bombardier américain B24 "Liberator", le fuselage d'un Heinkel 177 "Greif", le train d'atterrissage principal d'un Junkers 352, et la queue d'un Junkers 388 (!)

Il en résulta un véritable monstre, dont la laideur criante ne fit certes pas grand-chose pour améliorer les préjugés déjà considérables envers l'aile en flèche inverse. Conçu en tant que biréacteur, le Junkers 287 était tout simplement trop lourd pour décoller. Il fallut donc lui adjoindre deux autre réacteurs, montés de part et d'autre du fuselage et, comme ce n'était pas encore suffisant, deux fusées largables d'appoint sous les ailes.

Plusieurs essais en vol purent être menés avant la fin de la guerre. Mais, bien qu'effectivement très stable, le Junkers 287 fut loin d'atteindre les performances calculées. Capturés par les Soviétiques, les prototypes de l'avion furent ensuite modifiés par leurs soins, et brièvement testés, sans qu'aucune production en série n'en résulte. Aujourd'hui encore, l'aile à flèche inverse demeure pur caprice d'ingénieur...
http://diberville.blogspot.com/2006_01_01_diberville_archive.html

Bonjour,

Mais l'aventure ne s'arrête pas avec la fin de la guerre...
Dès la fin des hostilités, l'usine de Dessau est remise en état par les Russes, le Ju 287 V1, rapatrié de Rechlin, est réparé et le Ju 287 V2 terminé (comme dit ci-dessus), pour continuer le programme en compagnie de deux autres prototypes, certainement le Ju 287 V3 pour les essais en vol, et le Ju 287 V4 pour les essais statiques. En 1946, on ne sait quand exactement, le Ju 287 V2 décolle pour la première fois aux mains du Flugkapitän Jülge et part pour l'URSS. Le 22 octobre 1946, l'équipe Junkers, formée des Dipl. Ing. Brunolf Baade, Hans Wocke, Fritz Freitag et du Dr. Scheibe, est "invitée" en URSS. En 1954, Fritz Freitag et Brunolf Baade rejoignent la RDA où, chez VEB, ils mettent au point le Baade B-152, un quadriréacteur commercial à aile en flèche positive et réacteurs en nacelles, qui, bien que réussi, sera victime de restrictions budgétaires. En 1960, Freitag rejoinf l'Allemagne fédérale comme responsable du programme Nord/VFW-Fokker Transall C-160. Hans Wocke rejoindra la RFA où, chez HFB (Hansa Flugzeugbau), il concevra le HFB 320 Hansa Jet, un avion de transport à aile en flèche négative.
Ces infos sont le fruit de recherches effectuées pour Aéro Journal, une défunte revue...

Pour le Baade 152, voici un raccourci :
http://www.geschichte.aero/geschichte/zivile_luftfahrt/beitrag.cfm?id_nr=137&katid=22&kat_d=D%C3%BCsenflieger

et pour le HFB 320 :
http://www.airliners.net/open.file?id=0596447&size=L
http://www.flug-revue.rotor.com/FRHeft7X/FRHeft77/FRH7705/FR7705b.htm

Cordialement,

Jcéhem

A ma connaissance, le 1er avion pourvu d'ailes en flèche inversées fut créé par Alexander Lippisch pour le compte de la DFS (Deutsche Forschungsanstalt für Segelflug) : le planeur DFS 42 Cormoran.

Ein Dreieck Fliegt par Alexander Lippisch

Pour ce qui est du Ju 287, ses ailes permettaient effectivement de décrocher plus tardivement aux basses vitesses, mais elles engendraient des problèmes d'aéroélasticité qui ne purent être résolus qu'avec l'apparition des matériaux composites. C'est ainsi qu'on retrouve ce type d'ailes, entre autres, sur les Grumman X-29, Su-47 Berkut

Pour une fois, un si beau sîte en français !!!

http://prototypes.free.fr/ju287/ju287-1.htm

avec tous ses dérivés allemands et russes jusqu'en 1950, environ, en prime !!!

Oui c'est le truc de la flèche inverse

quand la flèche est normale les force aérodynamiques tendent a "replier" l'aile contre le fuselage. alors qu'avec une flèche inversée ces même forces tendent a "arracher" l'aile du fuselage

donc a l'époque il fallait construire une emplanture d'aile très résistante ce qui la rendait très très lourde par rapport a une aile conventionnel donc tout le bénéfice d'une telle aile était perdu

Un autre avion magnifique à aile en flêche inversée dont la construction a commencé en 1938 et qui allait voler en 1940 : le Bugatti 100 !!!

Avion complet en exposition statique au Musée de l'EAA - USA

Pour en savoir plus : http://perso.orange.fr/morlock68/bugatti.htm
et sur son histoire : http://bugattiscars.free.fr/bugatti.html

Beaucoup de planeurs ont une légère flèche inversée. La plage de vitesse etant généralement 70 - 280 km/h il n'y a pas trop de problèmes de résistance :

Le vieux ASK13 en bois et toile :

www.aeroair.de

Le tout jeune Duo-Discus en composite

www.segelflugzentrum-koenigsdorf.de

A basse vitesse le gain de stabilité est interessant pour optimiser les montés en ascendances.

Et le SU-37 Berkut dans tout ça????? ;-)

ben comme le X29

Quelques avions a aile inversee

1944 le quadriréacteur junkers 287.


1964 le Hansa hfb 320, allemand, jet bimoteur d'affaires de 12 sièges.


1970 le Dassault Milan, Mirage 5 à canards rétractiles à fleche inverse.

1984 Grumman x29


1990 Rutan Model 151 à canards à fleche inverse.


1997 su 37 berkut.



1998 Lucas l7, petit monomoteur de tourisme

Apparement le Su-37 est le Super Flanker
Le Berkut étant le Su-47

voir le site officiel de Sukhoï : http://www.sukhoi.org/gallery/?gallery_id=110&cur_gallery_id=110

Tex Hill a écrit:

Apparement le Su-37 est le Super Flanker
Le Berkut étant le Su-47

voir le site officiel de Sukhoï : http://www.sukhoi.org/gallery/?gallery_id=110&cur_gallery_id=110

Ce démonstrateur 'Berkut' s'appelait au départ S-37 (puis Su-47 + tard) d'où la confusion peut-être de stache13.
http://www.aviastar.org/air/russia/s-37.php

Ben avec le Colab on a résolu les problémes d'aile en flêche inverse...en ayant encore plus de performance de volabilité.

http://www.colabsystems.com/

Je vous recommande de vous pencher sur les réalisations de l'ingénieur RUTAN, qui s'est largement inspiré des recherches allemandes.

Je remonte ce fil en signalant cet ouvrage consultable en ligne, malheureusement non téléchargeable.



C'est en Espagnol, mais très facile à lire et paraissant assez exhaustif sur les aéronefs dotés d'ailes à flèche inverse

https://capsula-espacial.blogspot.com/2020/10/capsula-espacial-n-58-alas-progresivas.html

J'aime bien la façon dont l'équipe de "Connaissance de l'histoire" dirigée par C. de Montéty chez Hachette avait expliqué ce choix par les ingénieurs de Junkers :

Citation :

16 août 1944: Junkers Ju 287 V-1
Ce banc d'essai volant marqua l'aboutissement d'une étude de projet menée par Junkers dans l'intention de réaliser un bombardier lourd aux performances supérieures à celles de tous les chasseurs alliés présents ou futurs.
L'aile en flèche était en train de devenir à la mode en Allemagne, à la suite d'études théoriques et d'essais en soufflerie conduits par des instituts de recherches. L'idée première de Junkers était une aile en flèche arrière, de la formule destinée à devenir classique. Mais le bureau d'études opta pour une flèche inverse. Différentes raisons justifient ce choix.
L'aile en flèche arrière a de médiocres caractéristiques à faible vitesse, ce qui explique l'actuelle floraison sur les voilures de ce type de toute une gamme d'astuces aérodynamiques. Sans ces artifices, l'efficacité des ailerons se détériore vers les basses vitesses car les filets d'air ont tendance à s'écouler transversalement le long de l'aile, la combinaison de l'écoulement latéral et du décrochage marginal ayant pour effet pratique de dénier à cette section de l'aile toute valeur comme surface portante et de gouverne.
Les ingénieurs de Junkers pensaient pouvoir surmonter cet obstacle en inversant le sens de la flèche. Le bout d'aile était alors la dernière section à décrocher et le contrôle latéral demeurait efficace jusqu'au bout. Tout cela est exact, mais il y avait un inconvénient.
Regardons ce qui se passe lorsque l'aile commence à s'incurver vers le haut sous l'effort d'une rafale. Une aile en flèche arrière tend à une flexion dans laquelle le bord de fuite au voisinage du bout d'aile se courbe vers le haut davantage que le bord d'attaque. Sur ce type d'aile, la tendance à la torsion demeure dans des limites acceptables car le vent relatif s'y oppose et tend à abaisser le bord de fuite.
Sur une aile en flèche inversée, c'est le contraire. Le bord d'attaque a tendance à se soulever davantage que le bord de fuite, et l'effet du vent relatif est d'accentuer la tendance en faisant pression sous l'intrados, ce qui augmente la torsion. Lorsque ce phénomène se produit, l'aile subit un effort croissant de torsion, jusqu'à être littéralement arrachée du fuselage.
Bien sûr, il y a des moyens de protection. L'un des plus efficaces consiste à suspendre sous certains points-clé de l'aile des masses qui s'opposent à la torsion. Les nacelles des turboréacteurs offrent des masses appréciables. Aussi le Ju 287 fut-il conçu avec des nacelles largement espacées sur l'envergure. Leur inertie s'opposait aux efforts de torsion aérodynamique et protégeait - on l'espérait du moins - la cellule de la catastrophe.
Personne, on le conçoit, ne prit la responsabilité de lancer ce programme sans en avoir expérimenté le postulat. Junkers reçut donc l'ordre de construire un avion expérimental basé sur ce principe et de le mettre en l'air le plus vite possible.
Pour ce faire, le bureau d'études réunit un fuselage du bombardier lourd Heinkel He 177, un empennage arrière de Junkers 388, un atterrisseur principal provenant de pièces de Ju 352 et un atterrisseur avant récupéré sur un B-24 américain capturé. Seule l'aile était, bien sûr, entièrement nouvelle et signée Junkers.
Cette aile devait être exactement celle du bombardier de série, aussi ne comportait-elle que deux turboréacteurs. Mais l'énorme appareil expérimental nécessitait davantage de puissance pour décoller et reçut une seconde paire de réacteurs montés sur les flancs du fuselage, vers l'avant. La puissance installée étant encore trop faible pour le décollage, un moteur-fusée d'appoint fut placé en "pod" sous chacun des turboréacteurs sous voilure. Ces moteurs-fusée étaient largués après le décollage.
Contre toute attente, l'avion expérimental vola bien. Il n'était destiné qu'à l'exploration du domaine des basses vitesses et aux mesures de comportement de la voilure qu'autorisaient les limites de sa plage de performances. Pendant ces premiers essais, un second prototype était en cours de fabrication pour les essais à haute vitesse. Il devait être motorisé avec six turboréacteurs, au lieu des 4, ou moins, envisagés pour le projet définitif. Ces six unités étaient regroupées en deux nacelles de trois, à section triangulaire, fixées à des points d'attache situés bien en avant de l'axe de torsion de la voilure. Car les ingénieurs de Junkers avaient appris à situer l'emplacement optimal des masses d'équilibrage de l'effort de torsion de l'aile.
La fabrication d'un troisième prototype avait été commencée et les plans étaient prêts pour le lancement de la production d'une pré-série lorsque les troupes soviétiques atteignirent la région et s'emparèrent des avions et de leurs inventeurs. Les deux prototypes existants furent transférés en Russie et — selon certaines sources — continuèrent à y voler dans le cadre d'un programme d'essais. Rien pourtant n'est venu par la suite démontrer l'intérêt des Soviétiques pour la géométrie originale en flèche inversée du Ju 287.

Par contre, contrairement à ce qu'ils ont écrit dans les années 80, les soviétiques avaient été intéressés, et les ingénieurs de Junkers (une centaine de mémoire) avaient poursuivi leurs travaux ... En 1948, un appareil occidental qui atterrissait à Moscou-Ramenskoye prit ce cliché, un peu flou car l'appareil était loin :

Ce Junkers Ju-287 V-3 ou EF-131, construit en partie à la fin du Reich, sera terminé sous l'oeil des soviets et deviendra "Object 131" et volera à Moscou ; le plan ci-dessous est à la fois tamponné "Geheim" = secret en allemand, et "Общий вид самолета" = Vue générale de l'avion en russe ...



L'avion sera construit à l'usine Junkers de Dessau, démonté, et remonté au LII de Moscou, et atteindra 850 km/h à l'été 1946, propulsé par 6 moteurs Jumo 004 de 900kg de poussée, au poids de 22.955kg ...

Il sera suivi par un nouvel appareil baptisé "Object 140" et attribué à Alexeyev, alors qu'il fut dessiné par Baade, et propulsé cette fois par 2 réacteurs Mikouline AM-TRDK-01 à compresseur axial :



Malgré de bons essais, les ingénieurs reviendront à une aile en flèche plus classique ...

Voir aussi :
- http://prototypes.free.fr/ju287/ju287-2.htm (les 6 pages)
- https://www.39-45.org/viewtopic.php?f=65&t=44127