BE1024276B1 - Aile d’aeronef comprenant un volet mobile de bord de fuite entraine par un moteur electrique lineaire - Google Patents

Aile d’aeronef comprenant un volet mobile de bord de fuite entraine par un moteur electrique lineaire Download PDF

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BE1024276B1
BE1024276B1 BE2016/5823A BE201605823A BE1024276B1 BE 1024276 B1 BE1024276 B1 BE 1024276B1 BE 2016/5823 A BE2016/5823 A BE 2016/5823A BE 201605823 A BE201605823 A BE 201605823A BE 1024276 B1 BE1024276 B1 BE 1024276B1
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BE
Belgium
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wing
flap
carriage
tilting member
trailing edge
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Inventor
Hugues Langer
Steve Sciarrabone
Stéphane Debaisieux
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Sonaca Sa
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/14—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots
    • B64C9/16—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
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    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
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Abstract

L’invention concerne une aile d’aéronef comprenant un volet mobile de bord de fuite (16), l’aile comprenant un dispositif (50) de mise en mouvement de ce volet, le dispositif étant équipé : - d’une poutre (51) portant un rail de guidage ; - d’un chariot (52a) monté mobile sur le rail (20) ; - d’une liaison articulée (40a) entre le chariot (52a) et une ferrure (30) solidaire du volet ; - d’un organe de basculement (29) du volet mobile ; - d’une liaison articulée (40b) entre la ferrure (30) et l’organe de basculement (29) ; et - d’une liaison articulée (40c) entre l’organe de basculement (29) et la poutre (51). Selon l’invention, le dispositif (50) comprend un moteur électrique linéaire (22) comportant un ensemble primaire (52) équipé du chariot (52a) qui intègre des bobines (55), et un ensemble secondaire (54) comportant une voie magnétique agencée sur le rail (20).

Description

(30) Données de priorité :
(73) Titulaire(s) :
SO N ACA SA 6041, GOSSELIES Belgique (72) Inventeur(s) :
LANGER Hugues
4000 LIEGE
Belgique
SCIARRABONE Steve 6060 GILLY Belgique
DEBAISIEUX Stéphane
1495 SART DAMES AVELINES
Belgique (54) AILE D’AERONEF COMPRENANT UN VOLET MOBILE DE BORD DE FUITE ENTRAINE PAR UN MOTEUR ELECTRIQUE LINEAIRE (57) L’invention concerne une aile d’aéronef comprenant un volet mobile de bord de fuite (16), l’aile comprenant un dispositif (50) de mise en mouvement de ce volet, le dispositif étant équipé : d’une poutre (51) portant un rail de guidage ; - d’un chariot (52a) monté mobile sur le rail (20) ; - d’une liaison articulée (40a) entre le chariot (52a) et une ferrure (30) solidaire du volet ; - d’un organe de basculement (29) du volet mobile ; - d’une liaison articulée (40b) entre la ferrure (30) et l’organe de basculement (29) ; et - d’une liaison articulée (40c) entre l’organe de basculement (29) et la poutre (51). Selon l’invention, le dispositif (50) comprend un moteur électrique linéaire (22) comportant un ensemble primaire (52) équipé du chariot (52a) qui intègre des bobines (55), et un ensemble secondaire (54) comportant une voie magnétique agencée sur le rail (20).
30 52 40a
Figure BE1024276B1_D0001
BREVET D'INVENTION BELGE
SPF Economie, PME, Classes Moyennes & Energie
Numéro de publication : 1024276 Numéro de dépôt : BE2016/5823
Office de la Propriété intellectuelle Classification Internationale : B64C 9/16 Date de délivrance : 11/01/2018
Le Ministre de l'Economie,
Vu la Convention de Paris du 20 mars 1883 pour la Protection de la propriété industrielle ;
Vu la loi du 28 mars 1984 sur les brevets d'invention, l'article 22, pour les demandes de brevet introduites avant le 22 septembre 2014 ;
Vu le Titre 1er “Brevets d’invention” du Livre XI du Code de droit économique, l'article XI.24, pour les demandes de brevet introduites à partir du 22 septembre 2014 ;
Vu l'arrêté royal du 2 décembre 1986 relatif à la demande, à la délivrance et au maintien en vigueur des brevets d'invention, l'article 28 ;
Vu la demande de brevet d'invention reçue par l'Office de la Propriété intellectuelle en date du 04/11/2016.
Considérant que pour les demandes de brevet tombant dans le champ d'application du Titre 1er, du Livre XI du Code de Droit économique (ci-après CDE), conformément à l'article XI. 19, §4, alinéa 2, du CDE, si la demande de brevet a fait l’objet d’un rapport de recherche mentionnant un défaut d’unité d’invention au sens du §ler de l'article XI.19 précité et dans le cas où le demandeur n'effectue ni une limitation de sa demande ni un dépôt d’une demande divisionnaire conformément aux résultats du rapport de recherche, le brevet délivré sera limité aux revendications pour lesquelles le rapport de recherche a été établi.
Arrête :
Article premier. - II est délivré à
SONACASA, Route Nationale 5, 6041 GOSSELIES Belgique;
représenté par
AHNER Philippe, Brevalex Rue d'Amsterdam 95, 75378, PARIS CEDEX 8;
un brevet d'invention belge d'une durée de 20 ans, sous réserve du paiement des taxes annuelles visées à l’article XI.48, §1 du Code de droit économique, pour : AILE D’AERONEF COMPRENANT UN VOLET MOBILE DE BORD DE FUITE ENTRAINE PAR UN MOTEUR ELECTRIQUE LINEAIRE.
INVENTEUR(S) :
LANGER Hugues, Boulevard Frère Orban 28/71, 4000, LIEGE;
SCIARRABONE Steve, Rue Didi 13, 6060, GILLY;
DEBAISIEUX Stéphane, Rue Cupis de Camargo 6, 1495, SART DAMES AVELINES;
PRIORITE(S) :
DIVISION :
divisé de la demande de base : date de dépôt de la demande de base :
Article 2. - Ce brevet est délivré sans examen préalable de la brevetabilité de l'invention, sans garantie du mérite de l'invention ou de l'exactitude de la description de celle-ci et aux risques et périls du (des) demandeur(s).
Bruxelles, le 11/01/2018, Par délégation spéciale :
AP-P
BE2016/5823
AILE D'AERONEF COMPRENANT UN VOLET MOBILE DE BORD DE FUITE ENTRAINE PAR
UN MOTEUR ELECTRIQUE LINEAIRE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des ailes d'aéronef, du type comprenant un corps central fixe d'aile portant un ou plusieurs volets mobiles de bord de fuite, également dénommés « Flaps ». L'invention concerne tous les types de volets mobiles de bord de fuite, par exemple les volets dits «single slot», «double slots », « fixed vane », etc.
II est noté que l'invention s'applique à tous les types d'aéronef, comme une aile volante, un avion à moteur en queue de fuselage, un avion supersonique, etc.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Sur les aéronefs, chacune des deux ailes de la voilure est généralement équipée de volets mobiles hypersustentateurs, montés au bord d'attaque et au bord de fuite de l'aile.
De façon connue, les volets sont déployés pour les phases d'atterrissage et de décollage afin d'augmenter la portance à faible ou moyenne vitesse. Par ailleurs, en vol de croisière à grande vitesse, les volets mobiles sont rentrés pour limiter la résistance à l'avancement de l'aéronef. De plus, toujours de façon connue de l'homme du métier, le déplacement de chaque volet s'effectue à l'aide de moyens logés essentiellement dans une partie avant ou arrière d'un corps central fixe d'aile, tel que cela est notamment connu du document EP 0 818 387.
Ces moyens permettent de déplacer chaque volet mobile de bord de fuite selon une trajectoire désirée par rapport au corps central fixe d'aile, entre une position rentrée dans laquelle le volet épouse sensiblement le corps fixe, et une position déployée dans laquelle ce volet est déplacé vers l'arrière.
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Plus précisément, chaque volet mobile de bord de fuite est équipé d'un dispositif assurant sa mise en mouvement. Ce dispositif est généralement basé sur une cinématique complexe, comprenant un arbre d'entrainement s'étendant selon l'envergure de l'aile, et entraînant en rotation un système bielle-manivelle raccordé à une ferrure solidaire de volet mobile de bord de fuite.
Bien que cette configuration soit très répandue sur les ailes d'aéronef, la conception proposée reste perfectible, notamment en ce qui concerne l'encombrement du dispositif de mise en mouvement, mais également sa masse, sa fiabilité ainsi que sa précision.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet une aile d'aéronef comprenant un corps central fixe d'aile, ainsi qu'au moins un volet mobile de bord de fuite destiné à être déplacé relativement audit corps central fixe entre une position déployée et une position rentrée, l'aile comprenant un dispositif de mise en mouvement du volet mobile de bord de fuite, ledit dispositif étant équipé :
- d'une poutre portant un rail de guidage, la poutre étant solidaire du corps central fixe d'aile ;
- d'un chariot monté mobile sur ledit rail de guidage ;
- d'une première liaison articulée entre le chariot et une ferrure solidaire du volet mobile de bord de fuite ;
- d'un organe de basculement du volet mobile de bord de fuite ;
- d'une seconde liaison articulée entre la ferrure et l'organe de basculement ; et
- d'une troisième liaison articulée entre l'organe de basculement et la poutre.
Selon l'invention, ledit dispositif de mise en mouvement comprend également un moteur électrique linéaire comportant :
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- un ensemble primaire équipé dudit chariot qui comprend des bobines, l'ensemble primaire étant monté mobile sur le rail ; et
- un ensemble secondaire comportant une voie magnétique agencée sur le rail de guidage.
L'invention réside ainsi dans l'intégration astucieuse et innovante d'un moteur électrique linéaire au sein de l'aile, afin d'assurer la mise en mouvement du volet mobile de bord de fuite. La mise en mouvement du chariot s'effectue ainsi de manière directe, grâce à l'implantation judicieuse de la voie magnétique sur le rail de guidage et à l'implantation des bobines dans le chariot. Cela permet de réduire la masse et l'encombrement du dispositif de mise en mouvement, tout en diminuant également les contraintes géométriques d'implantation de ce dispositif ainsi que les besoins en maintenance. De plus, la suppression d'éléments de transmission mécanique permet de réduire les nuisances acoustiques et renforce la fiabilité et la durée de vie du dispositif de mise en mouvement, qui offre par ailleurs une excellente précision.
En outre, l'invention offre la possibilité d'un contrôle électronique qui procure une souplesse de fonctionnement additionnelle par rapport aux réalisations de l'art antérieur. En particulier, un contrôle peut être effectué en dynamique lors des phases de vol de décollage et d'atterrissage, et éventuellement en phase de croisière, en association avec des capteurs et un système de pilotage de la qualité de l'écoulement aérodynamique autour des surfaces portantes. II peut également être contrôlé la vitesse de mise en mouvement des volets, avec pour conséquence positive un éventuel gain de performance aérodynamique. Egalement, l'intégration de la fonction d'identification de la position du/des chariots dans le système électromagnétique permet en particulier de détecter des éventuels cas de blocage.
A cet égard, il est noté que ce contrôle électronique permet également de supprimer les systèmes existants de contrôle et de correction de décalage (de l'anglais « skew sensor »), ce qui participe à la réduction de la masse globale du dispositif de mise en mouvement.
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Enfin, il est précisé que la conception proposée s'adapte parfaitement aux solutions existantes, qui peuvent être modifiées en conséquence pour bénéficier de l'ensemble des avantages offerts par l'invention.
De préférence, l'organe de basculement est une bielle.
De préférence, les liaisons articulées présentent des axes d'articulation parallèles entre eux, et orthogonaux audit rail de guidage.
Enfin, l'invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins une aile telle que décrite ci-dessus, cette même aile étant préférentiellement équipée de plusieurs volets mobiles de bord de fuite.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un aéronef ;
- la figure 2 représente une vue schématique et partielle en coupe d'une aile d'aéronef selon la présente invention, munie d'un volet mobile de bord de fuite ;
- la figure 3 représente une vue partielle en perspective du volet mobile de bord de fuite montré sur la figure 2 ; et
- la figure 4 représente une vue agrandie de la précédente, montrant plus précisément le dispositif de mise en mouvement du volet mobile de bord de fuite.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté un aéronef 1 disposant d'une voilure 2 constituée d'une pluralité d'éléments de voilure, encore appelés surfaces aérodynamiques portantes.
Dans toute la description qui va suivre, les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef
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BE2016/5823 rencontrée suite à la poussée exercée par les moteurs de l'aéronef, cette direction étant représentée schématiquement par la flèche 3.
Parmi les éléments de voilure de l'aéronef 1, il est prévu deux ailes principales, dites ailes 4, une dérive verticale 6, ainsi que deux empennages horizontaux 7 situés à l'arrière de cet aéronef.
En ce qui concerne les ailes 4, comme évoqué ci-dessus, celles-ci comprennent chacune un corps central fixe d'aile 8, également dénommé portion centrale principale, ce corps constituant quasiment l'intégralité de l'aile, et étant situé en arrière d'un bord d'attaque 10. Dans toute la description qui va suivre, par convention, X correspond à la direction longitudinale de bord d'attaque ou encore direction d'envergure, Y correspond la direction orientée transversalement par rapport au bord d'attaque 10, et la direction Z correspond à la direction verticale, ces trois directions étant orthogonales entre elles.
Comme le montre schématiquement la figure 2, c'est le bord de fuite 11 de chacune des deux ailes 4, opposé au bord d'attaque, qui peut être équipé d'au moins un volet mobile de bord de fuite 16, dit « Flap ». Il peut s'agir de tout type de volets mobiles de bord de fuite, par exemple les volets dits (de l'anglais) « single slot », « double slots », «fixed vane », etc.
Chacun de ces volets 16 est destiné à être relié au corps 8 par des moyens qui seront détaillés ci-après. Sur cette figure 2, il est montré que le volet mobile de bord de fuite 16 (représenté schématiquement) peut occuper une position rétractée/rentrée dans laquelle il affleure la partie avant du corps central fixe 8 de l'aile 4.
Dans un tel cas, le volet mobile 16 se trouve dans sa position la plus avant. De plus, le volet mobile 16 peut occuper une position entièrement déployée où il est à distance vers l'arrière du corps central fixe 8, cette position entièrement déployée étant adoptée en particulier durant les phases d'atterrissage et de décollage afin d'augmenter la portance à faible ou moyenne vitesse. Ce volet 16 est bien entendu conçu pour être déplacé entre ces deux positions extrêmes, par exemple de manière à lui faire adopter une position intermédiaire de décollage, connue de l'homme du métier.
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A titre indicatif, le volet mobile 16 s'étend par exemple sur sensiblement toute la longueur de l'aile 4 concernée, bien entendu selon la direction d'envergure de cette aile 4, ou bien uniquement sur une portion seulement de cette aile, comme cela est le plus courant sur les aéronefs.
Comme visible sur les figures 3 et 4, le volet 16 comporte un revêtement aérodynamique définissant une portion intrados 24 ainsi qu'une portion extrados 26, cette dernière se terminant par un bord de fuite 27 du volet. Toujours en référence aux figures 3 et 4, l'aile comporte un dispositif de mise en mouvement du volet mobile de bord de fuite 16, ce dispositif 50 permettant de déplacer ce dernier par rapport au corps 8, vers l'arrière et vers le bas entre la position entièrement déployée, et la position rétractée.
Le dispositif de mise en mouvement 50 comprend tout d'abord une poutre 51 s'étendant sensiblement selon la direction Y. Cette poutre 51 est solidaire du corps central 8, par exemple en étant fixée au longeron arrière 32 de ce corps central en forme caisson. Sur la partie supérieure, la poutre 51 est équipée d'un rail de guidage 20 agencé dans un plan transversal du volet, et s'étendant dans la même direction que la poutre qui le supporte. Dans le cas préféré où il est prévu plusieurs rails fixes 20, ceux-ci sont alors espacés les uns des autres selon la direction d'envergure X.
Le rail 20, de préférence droit, guide un chariot 52a faisant partie intégrante du dispositif de mise en mouvement 50. Une extrémité du chariot opposée à celle guidée par le rail 20 est montée sur une ferrure de volet 30, s'étendant sous le revêtement d'intrados, dans la direction Y. Une première liaison articulée 40a est agencée entre le chariot mobile 52a et l'arrière de la ferrure 30, avec un axe d'articulation sensiblement orienté selon la direction X.
A l'arrière de la ferrure de volet 30, il est prévu un organe de basculement du volet 29, prenant la forme d'une bielle orientée sensiblement selon la direction Z lorsque le volet mobile 16 occupe sa position rentrée. Une seconde liaison articulée 40b est agencée entre l'extrémité arrière de la poutre 30 et l'extrémité supérieure de la bielle 29, avec un axe d'articulation qui est aussi sensiblement orienté selon la direction X.
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Enfin, une troisième liaison articulée 40c est agencée entre l'extrémité inférieure de la bielle 29 et une extrémité arrière de la poutre 51, avec un axe d'articulation qui est aussi sensiblement orienté selon la direction X. Les trois axes d'articulation sont ainsi sensiblement parallèles entre eux, et orthogonaux à la direction Y selon laquelle s'étend le rail de guidage 20.
Ainsi, lorsque le chariot 52a est déplacé vers l'arrière sur le rail 20, la bielle 29 pivote autour de son extrémité inférieure et entraîne vers le bas, via son extrémité supérieure, le volet mobile de bord de fuite 16.
L'une des particularités de l'invention réside dans les moyens de mise en mouvement du chariot 52a, qui sont réalisés par un moteur électrique linéaire 22 entraînant directement ce chariot 52a.
Le moteur électrique linéaire 22 fait donc partie intégrante du dispositif de mise en mouvement 50, en comprenant un ensemble primaire mobile 52 solidaire du volet mobile 16 et équipé du chariot mobile 52a intégrant des bobines 55. De plus, le moteur 22 comporte un ensemble secondaire fixe 54 comprenant une voie magnétique agencée sur le rail de guidage 20. Les aimants permanents 54a de cette voie magnétique sont ainsi espacés les uns des autres le long du rail 20 sur lequel ils sont fixés.
Il est noté que plusieurs rails de guidage 20, associés à un même volet 16, peuvent être équipés d'un tel moteur linéaire.
Il est également noté que le maintien du dispositif aux différentes positions déployées et en position rétractée est par exemple assurée soit par le dispositif 50 lui-même, soit par des dispositifs additionnels à commande mécanique, électromécanique, électronique, magnétique, électromagnétique, etc.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.
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Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Aile d'aéronef (4) comprenant un corps central fixe d'aile (8), ainsi qu'au moins un volet mobile de bord de fuite (16) destiné à être déplacé relativement audit corps central fixe entre une position déployée et une position rentrée, l'aile comprenant un dispositif (50) de mise en mouvement du volet mobile de bord de fuite, ledit dispositif (50) étant équipé :
    - d'une poutre (51) portant un rail de guidage, la poutre étant solidaire du corps central fixe d'aile (8) ;
    - d'un chariot (52a) monté mobile sur ledit rail de guidage (20) ;
    - d'une première liaison articulée (40a) entre le chariot (52a) et une ferrure (30) solidaire du volet mobile de bord de fuite ;
    - d'un organe de basculement (29) du volet mobile de bord de fuite ;
    - d'une seconde liaison articulée (40b) entre la ferrure (30) et l'organe de basculement (29) ; et
    - d'une troisième liaison articulée (40c) entre l'organe de basculement (29) et la poutre (51), caractérisée en ce que ledit dispositif de mise en mouvement (50) comprend également un moteur électrique linéaire (22) comportant :
    - un ensemble primaire (52) équipé dudit chariot (52a) qui intègre des bobines (55), l'ensemble primaire étant monté mobile sur le rail (20) ; et
    - un ensemble secondaire (54) comportant une voie magnétique agencée sur le rail de guidage (20).
  2. 2. Aile d'aéronef selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'organe de basculement (29) est une bielle.
  3. 3. Aile d'aéronef selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les liaisons articulées (40a-40c) présentent des axes d'articulation parallèles entre eux, et orthogonaux audit rail de guidage (20).
    S61401 AP-P
    BE2016/5823
  4. 4. Aéronef (1) comprenant au moins une aile (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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    BE2016/5823
    BE2016/5823
    S61401 AP-P
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    AILE D’AERONEF COMPRENANT UN VOLET MOBILE DE BORD DE FUITE ENTRAINE PAR
    UN MOTEUR ELECTRIQUE LINEAIRE
  5. 5 ABRÉGÉ DESCRIPTIF
    L'invention concerne une aile d'aéronef comprenant un volet mobile de bord de fuite (16), l'aile comprenant un dispositif (50) de mise en mouvement de ce volet, ie dispositif étant équipé :
  6. 10 - d'une poutre (51) portant un rail de guidage ;
    - d'un chariot (52a) monté mobile sur ie rail (20) ;
    - d'une liaison articulée (40a) entre le chariot (52a) et une ferrure (30) solidaire du volet ;
    - d'un organe de basculement (29) du volet mobile ;
  7. 15 - d'une liaison articulée (40b) entre la ferrure (30) et l'organe de basculement (29) ; et
    - d'une liaison articulée (40c) entre l'organe de basculement (29) et ia poutre (51).
    Selon l'invention, le dispositif (50) comprend un moteur électrique 2 0 linéaire (22) comportant un ensemble primaire (52) équipé du chariot (52a) qui intègre des bobines (55), et un ensemble secondaire (54) comportant une voie magnétique agencée sur le rail (20).
BE2016/5823A 2016-11-04 2016-11-04 Aile d’aeronef comprenant un volet mobile de bord de fuite entraine par un moteur electrique lineaire BE1024276B1 (fr)

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