Le winglet, ou l'art de l'optimisation...
Vous avez surement remarqué que, sur certains appareils, l'extrémité des ailes est recourbée vers le haut. A première vue, l'on pourrait croire que cet artifice est un effet de style ou un moyen supplémentaire pour les compagnies de communiquer l'adresse de leur site internet. C'est en fait un élément aérodynamique important qui permet de réaliser des économies substantielles... Cet appendice aérodynamique nommé « winglet » a été mis au point dans les années soixante dix par l'aérodynamicien Richard Whitcomb du centre de recherche de la NASA à Langley, à partir d'une idée théorique de l'anglais Frederick W. Lanchesteren datant de 1897. Appelé en français « ailerette », comme précisé par l'arrêté du 20 février 1995 relatif à la terminologie des sciences et techniques spatiales, ce dispositif permet de réduire la trainée induite par la portance de l'aile.
En effet, pour créer la portance qui permet à l'avion de voler, le profil de l'aile est conçu de manière à créer une surpression sur l'intrados (partie inférieure de l'aile) et une dépression sur l'extrados (partie supérieure de l'aile). Ainsi, quand la vitesse d'écoulement de l'air est suffisante, ces différences de pression « aspirent » l'aile et donc l'avion vers le haut. La force résultante est appelée « portance » et s'oppose au poids de l'appareil pour le maintenir en vol. Cependant, vu que l'aile n'a pas une longueur infinie, l'air en surpression sur le dessous à tendance à passer vers l'air en dépression sur le dessus et crée donc, à l'extrémité de la voilure, un flux d'air du dessous vers le dessus qui est appelé tourbillon marginal (ou wingtip vortex). Ce tourbillon induit une trainée qui peut être dangereuse pour les autres appareils puisque il perturbe la masse d'air. C'est d'ailleurs une des raisons pour laquelle le contrôle aérien prévoit des espacements entre les avions au décollage et à l'atterrissage.
Quelle est alors le rapport avec le business? Le tourbillon qui apparaît en bout d'aile va induire une trainée qui freine l'avion et lui demande plus d'énergie (donc de carburant) pour avancer. L'ajout d'un winglet agit comme un « mur » qui permet de réduire le flux d'air qui passe de l'intrados à l'extrados et donc le tourbillon qui se crée. La trainée étant réduite, l'avion à besoin de moins de puissance pour avancer à la même vitesse et la compagnie réalise une économie de carburant. Testé sur les ravitailleurs KC-135 de l'armée américaine, les winglets ont peu à peu été introduits sur les avions d'affaire, sur Lockheed L-1011 et McDonnell Douglas DC-10 au début des années quatre-vingt. Le winglet a ensuite été démocratisé sur la plupart des appareils régionaux, moyens et long-courriers mais dans des dimensions réduites. Pour prolonger la durée de vie de leurs programmes actuels en attendant de remplacer leurs moyen courriers, Boeing et Airbus cherchent à optimiser le rendement de leurs appareils et ont donc ajouté des winglets, de taille beaucoup plus importante, qui permettent d'économiser entre 3 et 5% de consommation en kérosène (environ 90 à 150l par heure).
Ainsi, Boeing avait fait ce choix dès l'introduction de sa gamme 737 NG avec des winglets importants sur ses 737-700/800/900 que vous pouvez voir voler en France aux couleurs de Transavia, Ryanair, SkyEurope ou Air Berlin. Airbus, de son côté, est actuellement en train de tester sur l'avion d'essai F-WWBA une nouvelle version de winglets sur A320 (voir photo). Les ingénieurs vont pouvoir ainsi définir l'avantage économique réel de la pose de ce nouveau dispositif par rapport à l'ajout de poids et aux contraintes que cela pose sur l'aile et la structure. En tous les cas, le winglet devrait pouvoir optimiser au mieux la voilure des appareils actuels en attente de la nouvelle génération. Ceci dit, cela ne doit pas cacher le réel problème de l'aéronautique qui, si elle continue à baser sa solution technique principale sur le pétrole, est vouée à disparaître puisque non compatible socialement et économiquement avec les défis actuellement posés à l'humanité...
S. Wurmser le 12/01/2009