Bien que la paternité des winglets soit souvent attribuée au Dr Louis Gratzer, anciennement chef de l’aérodynamique chez Boeing, on doit la mise au point en 1974 de ce concept à Richard Whitcomb aérodynamicien au centre de la recherche de la NASA à Langley. Le dispositif à commencé à être testé à partir de 1979 sur KC-135 de l’USAF (photo ci-dessous) puis successivement sur L-1011 et un DC-10. Alors que le secteur aérien subit la crise pétrolière le concept des winglets avait pour but de réduire significativement la consommation des avions.
Les aérodynamiciens avaient constaté un phénomène de turbulence généré au bout des ailes. En effet à l’extrémité des ailes le flux d’air de l’intrados a tendance à passer sur l’extrados de l’aile générant, en plus d’une traînée qui augmente la consommation, un tourbillon qui persiste derrière la trajectoire de l’avion. Celui-ci impose donc des distances de séparations entre les avions en fonctions de la taille de ceux-ci.
La solutions aurait été d’allonger les ailes mais cette option avait plusieurs inconvénients. A commencer par l’augmentation de l’envergure qui trouve sa limite dans la capacité d’un avion à manœuvrer dans un environnement aéroportuaire. De fait allonger les ailes induit une augmentation de l’épaisseur de l’aile qui à son tour augmente la taille du carénage de jonction de l’aile et du fuselage avec pour conséquence
une masse accrue pénalisante.
Le concept mis au point par Richard Withcomb repose sur l’installation d’une ailette verticale en bout d’aile afin de redresser le flux d’air provenant de l’intrados. Si le dispositif ne supprime pas complètement les tourbillons et la traînée il contribue à les réduire. En fonction des différentes configurations des winglets et selon le type d’avion l’économie de carburant est de l’ordre de 3 à 5%.
Le premier avion de ligne en exploitation commerciale à recevoir des winglets fut le Boeing 747-400 lancé en 1985 et mis en service en 1989. Alors que son aérodynamique était similaire au Boeing 747-300, le -400 avait un rayon d’action augmenté de 3,5%. Cette comparaison était également valable avec le 747-400D disponible dès 1991 sans winglets.
En 2001 Boeing commence à proposer des blended winglets sur les Boeing 737-800 qui permettent une réduction de carburant de l’ordre de 4%. En 2009 Airbus ajoute à son catalogue l’option sharklet à son A320 offrant le même ordre d’économie. Pour ses deux avions ces options allongent la distance franchissable ou l’augmentation de la charge marchande à combiner selon les distances à parcourir.
Depuis les ingénieurs ont continué à améliorer le principe des winglets donnant différentes variantes :
- A : Whitcomb
- C : Canted
- E : Raked
- G : Blended split
- I : Spiroid
- K : Active
- B : Tip fence
- D : Vortex diffuser
- F : Blended
- H : Sharklet
- J : Downward canted
- L : Tip sails
La dernière évolution en date nous vient de Boeing qui a mis en oeuvre le winglet repliable (folding wingtip) sur son Boeing 777X.
crédit photo haut : Julian Herzog | crédit photo milieu : NASA | crédit photo bas : Boeing
